JP2004053622A - Toner, image forming method, and image forming apparatus - Google Patents

Toner, image forming method, and image forming apparatus Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide toner enabling faster fixing, having an excellent low temperature fixing property and high temperature offset resistance corresponding to the fast fixing, and also having excellent developing property, and to provide an image forming method and an image forming apparatus. <P>SOLUTION: The toner, which contains at least a mixture of vinyl resin having a carboxyl group and vinyl resin having a glycidyl group, vinyl resin having a carboxyl group and a glycidyl group, binding resin containing one or more kinds of resin selected out of a group comprising vinyl resin in which a carboxyl group has reacted with a glycidyl group, and colorant, is uses for the image forming method wherein an unfixed toner image is formed on a recording material, meanwhile a heat transmit layer having a metal base layer is heated by a heating element contacting with the heat transmit layer, and the unfixed toner image is fixed on the recording material by press-contacting the recording material on which the unfixed toner image is formed to the heated heat transmit layer. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷、トナージェットの如き画像形成方法に使用されるトナー、及びこのトナーを用いる画像形成方法及び画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真方式、静電記録方式等を採用する画像形成装置に具備される定着装置においては、未定着トナー像を担持した記録材を、互いに圧接して回転する定着ローラと加圧ローラとで形成されるニップ部を通過させることにより記録材上に定着させるローラ加熱方式の定着装置が広く用いられている。
【0003】
このローラ加熱方式の定着装置は、例えば図13に示されるように、定着ローラ40と、定着ローラ40に対向する加圧ローラ50とを有する。定着ローラ40は、中空芯金42と、中空芯金42の外表面を被覆する離型性層43と、定着ローラ40の表面温度を検出するサーミスタ44と、中空芯金42の内側に配置される加熱体であるハロゲンランプ41とを有する。加圧ローラ50は、芯金51と、芯金51の外周面を被覆する弾性層52と、弾性層52の表面を被覆する離型性層53とを有する。
【0004】
中空芯金42は、例えばアルミ製であり、機械的強度を満足するように厚み1mm〜4mm程度に形成されている。離型性層43は、例えば離型性に優れた性能を示すポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロアルコキシテトラフルオロエチレン共重合体(PFA)等の高分子化合物によって形成されている。弾性層52は、シリコーンゴムの成形体やシリコーンゴムの発泡体等の弾性部材によって形成されている。定着ローラ40と加圧ローラ50は、例えば不図示の加圧バネにより互いに圧接するように設けられ、定着ニップ部Nを形成している。
【0005】
また、画像形成装置に具備される定着装置としては、例えば特開昭63−313182号公報、特開平2−157878号公報、特開平4−44075号公報、特開平4−204980公報等に記載されているフィルム加熱方式の定着装置が知られている。
【0006】
このフィルム加熱方式の定着装置は、例えば図14に示されるように、定着部材60と、定着部材60に対向する加圧ローラ50とを有する。定着部材60は、加熱体61と、加熱体61を加圧ローラ50に向けて支持するステイホルダ62と、加熱体61及び加圧ローラ50の間に介在し加熱体61及び加圧ローラ50に挟持される定着フィルム63と、加熱体61の背面に設けられる温度検知手段64とを有する。定着部材60と加圧ローラ50は、例えば不図示の加圧バネにより互いに圧接するように設けられ、加熱体61と加圧ローラ50との対向部に定着ニップ部Nを形成している。
【0007】
加熱体61は、例えば通電発熱抵抗層に通電がなされることにより通電発熱抵抗層が発熱してセラミック基板・ガラス保護層を含むヒータ全体が急速昇温するセラミックヒータである。
【0008】
定着フィルム63は、例えば円筒状あるいはエンドレスベルト状、若しくはロール巻きの有端ウエブ状の部材であり、不図示の駆動手段あるいは加圧ローラ50の回転力により、定着ニップ部Nにおいて加熱体61面に密着、摺動しつつ矢印の方向に移動する。定着フィルム63は、加熱体61からの加熱効率を良くする観点から、一般に20〜70μmの厚みとかなり薄く形成されている。定着フィルム63は、例えばフィルム基層、導電性プライマー層、離型性層の三層構成であり、絶縁性の高い高分子化合物やフッ素樹脂等の高分子材料の中から適当なもので形成されている。
【0009】
前記ローラ加熱方式の定着装置は、加圧ローラと定着ローラとが互いに圧接する構成であることから、耐久性を維持するためにある程度の機械的強度を必要とする。しかしながら、機械的強度を上げると、部材の熱容量が大きくなり、加熱体の加熱効率が下がり、省力化の観点から好ましくない。一方で、耐久性を考慮して弱い加圧力で加圧する場合では、トナーの定着性が不十分となることがある。
【0010】
前記フィルム加熱方式の定着装置は、ローラ加熱方式の定着装置に比べて加熱効率が良く、省力化の観点から好ましいが、定着フィルムの材料に高分子化合物を用いると、熱伝導性が悪く、プロセススピードのさらなる高速化を実現する上で改良の余地が残されている。
【0011】
また前記フィルム加熱方式の定着装置は、加圧力を高くすると耐久性が低下しやすい。また、加圧力を低くすると加熱量を増加させる必要があるが、加熱量の増加に伴いより一層加圧ローラに熱が蓄えられ、例えばハガキからA4サイズの普通紙等のように、小さな記録材から大きな記録材に切り換えたときに、後者の端部において高温オフセットが発生しやすくなる。
【0012】
したがって、定着性と耐久性とを両立させ、さらに定着プロセスの改良によって、構成の簡略化、省力化運転、プロセスのさらなる高速化等の、より良い画像形成プロセスを実現するためには、定着装置の改良が重要であるが、定着装置は材料の種類や構造が制限されやすいので、使用するトナーを合わせて改良することがさらに重要である。特に、オフセット防止技術という観点では、トナーの特性によるところが大きく、定着温度領域が広く、耐オフセット性が高いトナーの開発が望まれている。
【0013】
このようなトナーについては、結着樹脂に改良を加える種々の工夫が試みられており、例えば、特開昭62−194260号公報、特開平6−11890号公報、特開平6−222612号公報、特開平7−20654号公報、特開平9−185182号公報、特開平9−244295号公報、特開平9−319410号公報、特開平10−87837号公報、特開平10−90943号公報では、グリシジル基含有樹脂を架橋剤として用い、カルボキシル基含有樹脂より構成される樹脂組成物において、分子量分布、ゲル分、酸価、エポキシ価等を制御し、定着性や耐オフセット性等を改良したトナー用バインダー組成物及びトナーが提案されている。
【0014】
これらのトナーは、耐オフセット性の向上に対して優れた効果を奏するが、速度の速いプロセススピードの系へ適用した場合や、定着装置の簡便化や省エネルギー化に適用した場合における低温定着性や耐高温オフセット性の更なる向上については改善の余地が残されている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上述の如き問題点を解決したトナー、このトナーを用いた画像形成方法及び画像形成装置を提供することにある。
【0016】
すなわち本発明は、より高速な定着を可能とし、さらにこの高速定着に対応し、低温低着性、及び耐高温オフセット性に優れ、かつ優れた現像性を有するトナー、画像形成方法及び画像形成装置を提供することを課題とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明は、良好な定着性と耐久性とを両立し、より一層の高速定着を可能とする定着プロセスを含む画像形成プロセスと、この画像形成プロセスに適用されるトナーとを提供する。
【0018】
すなわち本発明は、記録材上に未定着トナー画像を形成し、一方で金属製の基層を有する伝熱層をこの伝熱層に接触する加熱体によって加熱し、未定着トナー画像が形成された記録材を加熱した伝熱層に圧接させて未定着トナー画像を記録材に定着させる画像形成方法に用いられるトナーであり、結着樹脂及び着色剤を少なくとも含有し、結着樹脂は、カルボキシル基を有するビニル樹脂とグリシジル基を有するビニル樹脂との混合物、カルボキシル基とグリシジル基とを有するビニル樹脂、及びカルボキシル基とグリシジル基とが反応したビニル樹脂からなるグループから選択される一種以上の樹脂を含有するトナーを提供する。
【0019】
また本発明は、上記トナーを用い、記録材上に未定着トナー画像を形成し、一方で金属製の基層を有する伝熱層をこの伝熱層に接触する加熱体によって加熱し、未定着トナー画像が形成された記録材を加熱した伝熱層に圧接させて未定着トナー画像を記録材に定着させる画像形成方法、及びこの画像形成方法に適用される画像形成装置を提供する。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明のトナーは、カルボキシル基を有するビニル樹脂とグリシジル基を有するビニル樹脂との混合物、カルボキシル基とグリシジル基とを有するビニル樹脂、及びカルボキシル基とグリシジル基とが反応したビニル樹脂からなるグループから選択される一種以上の樹脂を含有する結着樹脂及び着色剤を少なくとも含有する。
【0021】
上記トナーを、記録材上に未定着トナー画像を形成し、一方で金属製の基層を有する伝熱層をこの伝熱層に接触する加熱体によって加熱し、未定着トナー画像が形成された記録材を加熱した伝熱層に圧接させて未定着トナー画像を記録材に定着させる画像形成方法に用いることにより、優れた低温低着性、耐高温オフセット性、現像性、及びクイックスタート性を達成することが可能となる。
【0022】
また、本発明のトナーは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定されるテトラヒドロフラン(THF)可溶分の分子量分布において、数平均分子量が1,000乃至40,000であることが好ましく、2,000乃至20,000であることがさらに好ましく、3,000乃至15,000であることが特に好ましい。また重量平均分子量が10,000乃至10,000,000であることが好ましく、20,000乃至5,000,000であることがさらに好ましく、30,000乃至1,000,000であることが特に好ましい。本発明のトナーは、上記の平均分子量を示すことが、定着性、耐オフセット性及び耐ブロッキング性のバランスをとる上で好ましい。
【0023】
また本発明のトナーは、前記分子量分布で各平均分子量が上記範囲内であることが、良好な定着性と耐ブロッキング性を達成する上で好ましい。数平均分子量が1,000未満の場合、又は重量平均分子量が10,000未満の場合には、耐ブロッキング性が悪化しやすく、数平均分子量が40,000を超える場合、又は重量平均分子量が10,000,000を超える場合には、十分な定着性の向上を得ることが難しくなる。
【0024】
本発明のトナーは、GPCにより測定されるTHF可溶分の分子量分布において、分子量4,000乃至30,000の領域にメインピークを有することが好ましく、分子量5,000乃至20,000の領域にメインピークを有することがさらに好ましい。本発明のトナーは、前記メインピークを有することが、定着性、耐オフセット性及び耐ブロッキング性を向上させる上で好ましい。メインピークが分子量4,000未満の場合には、耐ブロッキング性が悪化する傾向にあり、分子量30,000を超える場合には、良好な定着性が減少する傾向にある。
【0025】
また、本発明のトナーは、GPCにより測定されるTHF可溶分の分子量分布において、分子量4,000乃至30,000に少なくとも一つのピークを有し、分子量50,000乃至10,000,000に少なくとも一つ以上のピークを有することが好ましい。後者の分子量分布については、分子量800,000乃至10,000,000であることがより好ましく、さらには分子量50,000乃至800,000及び分子量800,000乃至10,000,000のそれぞれに少なくとも一つのピークを有することがより一層好ましい。
【0026】
本発明のトナーは、上記のピークプロファイルを示すことが、定着性、耐オフセット性及び耐ブロッキング性を向上させる上で好ましい。本発明のトナーでは、分子量4,000乃至30,000に少なくとも一つのピークを有することは、良好な定着性及び耐ブロッキング性を達成する上で有効であり、分子量50,000乃至10,000,000に少なくとも一つ以上のピークを有することは、良好な耐オフセットを達成する上で有効である。
【0027】
本発明のトナーは、ピークを有する分子量範囲が複数規定されている場合では、分子量4,000乃至30,000の領域にあるピークが最大のピーク(メインピーク)であることが定着性向上の観点から好ましい。
【0028】
また上記の場合、分子量800,000乃至10,000,000の領域にあるサブピークは、結着樹脂の架橋反応により生成した成分であり、耐オフセット性の向上に有効である。また分子量100,000乃至800,000未満の領域にピークを有する場合には、溶融粘度差の大きい分子量4,000乃至30,000の成分と分子量800,000乃至10,000,000の成分との分散性や、THF不溶分のトナー中における分散性を良好にして、現像性及び定着特性の向上に有効である。
【0029】
本発明のトナーは、前記結着樹脂がTHF不溶分を0.1乃至60質量%含有することが、耐オフセット性を向上させる上で好ましい。
【0030】
さらに前記THF不溶分は、5乃至60質量%であることがより好ましく、7乃至55質量%であることがより一層好ましく、9乃至50質量%であることがさらに一層好ましく、10乃至45質量%であることが最も好ましい。前記THF不溶分の含有量が前記範囲にあることが、定着性と耐オフセット性をバランスよく向上させる上で好ましく、特に良好な離型性を発現させる上で好ましい。
【0031】
このように良好な離型性を発現することは、定着部材からの定着画像の離型性をより良くし、記録材の先端部に画像がきても、定着分離不良によるジャム等の発生を防止し、万一、定着部においてジャムが発生し、トナーが伝熱層に付着した場合でも、記録材を一枚通過させるだけで、この付着トナーの大部分を排出することができ、裏汚れを最小限にとどめる上で有効である。特に高速機に適用された場合、定着フィルム等の伝熱層への、トナーのオフセット量が低減し、長寿命化等にも有効である。
【0032】
THF不溶分が5質量%未満の場合は、上記優れた効果の発現が減少し始めてしまい、60質量%を超える場合には、定着性が悪化するだけでなく、トナー中において帯電性が不均一になり易い。
【0033】
また、本発明では、THF不溶分とGPC特性より生まれる微妙な結着樹脂の粘度バランスは、トナー中にワックスが含まれる場合に、ワックスのトナー表面への露出を増加させると考えられ、このようなメカニズムは、伝熱層のトナーによる汚染を軽減する上で効果的である。
【0034】
本発明のトナーは、テトラヒドロフラン可溶成分の酸価が50mgKOH/g未満であることが、より良好な現像性、スリーブ及び定着プロセスの汚染を防止する上で好ましい。
【0035】
本発明のトナーは、ガラス転移温度(Tg)が50〜70℃であることが好ましい。Tgが50℃未満の場合、耐ブロッキング性が悪化しやすく、70℃を超える場合は定着性が低下しやすい。
【0036】
本発明のトナー、及び本発明に用いられる結着樹脂の、GPCにより測定されるTHF可溶分の分子量分布を測定することができる測定方法の具体例を以下に示す。
【0037】
<GPCによる分子量分布の測定>
試料は以下のようにして作製する。
測定対象となるトナー又は結着樹脂をTHF中に入れ、数時間放置した後、十分振とうし、測定対象物の合一体がなくなるまでTHFとよく混ぜ、さらに12時間以上静置する。その時THF中への放置時間が24時間以上となるようにする。その後、サンプル処理フィルター(ポアサイズ0.2〜0.5μm、例えばマイショリディスクH−25−2(東ソー社製)等が使用できる。)を通過させ、得られた溶液をGPCの試料とする。また、試料濃度は、樹脂成分が、0.5〜5mg/mlとなるように調整する。
【0038】
検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。なお、カラムとしては、市販のポリスチレンジェルカラムを複数本組み合わせるのが良く、例えば昭和電工社製のshodex GPC KF−801、802、803、804、805、806、807、800Pの組み合わせや、東ソー社製のTSKgel G1000H(HXL)、G2000H(HXL)、G3000H(HXL)、G4000H(HXL)、G5000H(HXL)、G6000H(HXL)、G7000H(HXL)、TSKgurd columnの組み合わせを挙げることができる。
【0039】
40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定化させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてTHFを毎分1mlの流速で流し、前記THF試料溶液を約100μl注入して測定する。
【0040】
分子量測定に当たっては、試料の有する分子量分布を、数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント値との関係から算出する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、例えば東ソー社製あるいは昭和電工社製の、分子量が10〜10程度のものを用い、少なくとも十点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが適当である。
【0041】
本発明のトナー、及び本発明に用いられる結着樹脂の、GPCにより測定されるTHF不溶分を測定することができる測定方法の具体例を以下に示す。
【0042】
<THF不溶分の測定>
結着樹脂又はトナー0.5〜1.0gを秤量し(W1g)、円筒濾紙(例えば東洋濾紙社製No.86R)に入れてソックスレー抽出器にかける。溶媒としてはTHF200mlを用いて10時間抽出し、溶媒によって抽出された可溶成分溶液をエバポレートした後、100℃で数時間真空乾燥し、THF可溶樹脂成分量を秤量する(W2g)。一方でトナーのTHF不溶分を測定する場合では、トナー中の燃焼残灰分の重さを求める(W3g)。
【0043】
燃焼残灰分は以下の手順で求められる。予め精秤した30mlの磁性るつぼに約2.0gの試料を入れ精秤し、試料の質量(Wa)gを精秤する。るつぼを電気炉に入れ約900℃で3時間加熱し、電気炉中で放冷し、常温下でデシケーター中に一時間以上放冷させた後、るつぼ質量を精秤する。ここから燃焼残灰分(Wb)gを求める。これらの結果からトナー中の燃焼残灰含有率が下記式によって求められ、この含有率から試料中の燃焼残灰分の重さが求められる。
【0044】
【数1】
(Wb/Wa)×100=燃焼残灰分含有率(質量%)
【0045】
THF不溶分は、トナーの場合は下記式(1)から、結着樹脂の場合は下記式(2)から求められる。
【0046】
【数2】

Figure 2004053622
【0047】
【数3】
Figure 2004053622
【0048】
本発明のトナーのTHF可溶成分の酸価を測定することができる測定方法の具体例を以下に示す。この測定例における基本操作はJIS K−0070に準ずる。また以下の測定例はトナーを測定対象とする方法であるが、同様にして結着樹脂のTHF可溶成分の酸価を測定することができる。
【0049】
<酸価の測定>
試料0.5〜2.0(g)を精秤する。試料には必要に応じて粉砕品を用いる。また試料は、着色剤、結着樹脂中の不溶分等のTHF不溶成分を予め除去して使用するか、THF不溶成分の含有量を予め求めておく。精秤した試料中のTHF可溶成分の重さをW(g)とする。
【0050】
300(ml)のビーカーに試料を入れ、トルエン/エタノール(4/1)の混合液150(ml)を加え溶解する。この溶液に、電位差滴定装置を用いて0.1mol/lのKOHのエタノール溶液を滴定する。より具体的には、例えば、京都電子株式会社製の電位差滴定装置AT−400(win workstation)とABP−410電動ビュレットを用いての自動滴定が利用できる。
【0051】
この時のKOH溶液の使用量をS(ml)とし、同時にブランクを測定し、この時のKOH溶液の使用量をB(ml)とする。得られた結果から次式により酸価を計算する。fはKOHのファクターである。
【0052】
【数4】
酸価(mgKOH/g)={(S−B)×f×5.61}/W
【0053】
本発明のトナーのガラス転移温度を測定することができる測定方法の具体例を以下に示す。
【0054】
<ガラス転移温度の測定>
トナーのガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量計(DSC測定装置)、DSC−7(パーキンエルマー社製)や他機種を用いて、ASTM D3418−82に準じて測定する。
【0055】
測定試科は5〜20mg、好ましくは10mgを精密に秤量する。これをアルミパン中に入れ、リファレンスとして空のアルミパンを用い、測定温度範囲30〜200℃の間で、昇温速度10℃/minで常温常湿下で測定を行う。この昇温過程で、温度40〜100℃の範囲において比熱変化が得られる。このときの比熱変化が出る前と出た後のベースラインの中間点の線と示差熱曲線との交点を、本発明におけるトナーのガラス転移温度Tgとする。
【0056】
本発明のトナーは結着樹脂を含有し、結着樹脂は、少なくともカルボキシル基を有するビニル樹脂とグリシジル基を有するビニル樹脂の混合物とを含有するか、カルボキシル基とグリシジル基を有するビニル樹脂を含有するか、カルボキシル基とグリシジル基とが反応したビニル樹脂を少なくとも含有する。
【0057】
前記ビニル樹脂の混合物は、カルボキシル基を有するビニル樹脂とグリシジル基を有するビニル樹脂とを用意し、これらを混合することによって得られる。前記カルボキシル基とグリシジル基を有するビニル樹脂は、例えばカルボキシル基を有するビニル系モノマーと、グリシジル基を有するビニル系モノマーとを共重合することによって得られる。前記カルボキシル基とグリシジル基とが反応したビニル樹脂は、例えばカルボキシル基を有するビニル樹脂のカルボキシル基と、グリシジル基を有するビニル樹脂のグリシジル基とを、グリシジル基の環状エーテルが少なくとも開環する適当な条件下で反応させることによって得られる。
【0058】
前記カルボキシル基を有するビニル樹脂は、カルボキシル基を有するモノマーの一種又は二種以上を用いて、ビニル系モノマーと公知の重合方法により共重合させることにより得られる。カルボキシル基を有するビニル樹脂を構成する、カルボキシル基を有するモノマーとしては、以下のものが挙げられる。
【0059】
カルボキシル基を有するモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、α−エチルアクリル酸、クロトン酸、ケイヒ酸、ビニル酢酸、イソクロトン酸、チグリン酸及びアンゲリカ酸等の不飽和モノカルボン酸、及びこれらのα−或いはβ−アルキル誘導体、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、アルケニルコハク酸、イタコン酸、メサコン酸、ジメチルマレイン酸、ジメチルフマル酸等の不飽和ジカルボン酸、そのモノエステル誘導体、無水物及びα−あるいはβ−アルキル誘導体が挙げられる。
【0060】
以上のようなカルボキシル基を有するモノマーは、結着樹脂を構成する全モノマー100質量部に対し0.1〜50質量部、好ましくは0.1〜30質量部、より好ましくは0.2〜15質量部添加すればよい。
【0061】
カルボキシル基を有するビニル樹脂の酸価は、100mgKOH/g以下であることが好ましい。前記樹脂の酸価が100mgKOH/g以下であると、均一かつトナーの帯電の適度なバランスがとられ、現像装置における現像剤担持体上におけるブロッチ発生や過剰帯電による凝集現象の加速を抑え、トナー流動性、搬送性、クリーニング性を向上させ、円滑な現像プロセスを実現する上で好ましい。100mgKOH/gを超える場合には、トナー粒子中の結着樹脂の負帯電性が過剰になり、画像濃度が低下し、カブリが増加することがある。
【0062】
カルボキシル基を有するビニル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、40〜70℃であることが好ましい。Tgが40℃未満の場合、トナーの耐ブロッキング性が悪化しやすく、70℃を超える場合はトナーの定着性が悪化しやすい。
【0063】
カルボキシル基を有するビニル樹脂は、良好な定着性を達成する観点から、数平均分子量が1,000乃至40,000であることが好ましく、良好な耐オフセット性や耐ブロッキング性を達成する観点から、重量平均分子量が10,000乃至1,000,000であることが好ましい。
【0064】
カルボキシル基を有するビニル樹脂は、低分子量成分と高分子量成分とを有することが好ましく、良好な定着性を達成する観点から、低分子量成分のピーク分子量は4,000乃至30,000が好ましく、良好な耐オフセット性及び耐ブロッキング性を達成する観点から、高分子量成分のピーク分子量は50,000乃至1,000,000が好ましい。低分子量成分及び高分子量成分が共に上記分子量分布の範囲を満たす場合では、低温定着性と耐オフセット性の両方をさらに高度に達成できる。
【0065】
さらに、カルボキシル基を有するビニル樹脂は、トナー構成成分の分散性を向上させる観点から、THF不溶分が10質量%以下であることが好ましく、さらには5質量%以下であることが良い。
【0066】
前記カルボキシル基を有するビニル樹脂のうち、高分子量成分の合成方法として本発明に用いることのできる重合法としては、塊状重合法、溶液重合法、乳化重合法や懸濁重合法が挙げられる。
【0067】
このうち、乳化重合法は、水にほとんど不溶の単量体(モノマー)を乳化剤で小さい粒子として水相中に分散させ、水溶性の重合開始剤を用いて重合を行う方法である。この方法では反応熱の調節が容易であり、重合の行われる相(重合体と単量体からなる油相)と水相とが別であるから停止反応速度が小さく、その結果重合速度が大きく、高重合度のものが得られる。さらに、重合プロセスが比較的簡単であること、及び重合生成物が微細粒子であるために、トナーの製造において、着色剤、及び荷電制御剤等の、その他の添加物との混合が容易であること等の理由から、トナー用結着樹脂の製造方法として有利な点がある。
【0068】
しかし、添加した乳化剤のため重合体が不純になり易く、重合体を取り出すには塩析等の操作が必要で、この不便を避けるためには懸濁重合法が好都合である。
【0069】
懸濁重合法においては、水系溶媒100質量部に対して、モノマー100質量部以下(好ましくは10〜90質量部)で行うことが好ましい。使用可能な分散剤としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール部分ケン化物、リン酸カルシウム等が挙げられ、一般に水系溶媒100質量部に対して0.05〜1質量部で用いられる。重合温度は50〜95℃が適当であるが、使用する開始剤、目的とするポリマーによって適宜選択される。
【0070】
前記高分子量成分は、本発明の目的を達成する為に、以下に例示するような多官能性重合開始剤の一種又は二種以上の使用、又は多官能性重合開始剤と単官能性重合開始剤との併用によって生成することが好ましい。
【0071】
多官能構造を有する多官能性重合開始剤の具体例としては、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、2,5−ジメチル−2,5(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ−(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、トリス(t−ブチルパーオキシ)トリアジン、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキサン、2,2−ジ−t−ブチルパーオキシブタン、4,4−ジ−t−ブチルパーオキシバレリックアシッド−n−ブチルエステル、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート、ジ−t−ブチルパーオキシアゼレート、ジ−t−ブチルパーオキシトリメチルアジペート、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−t−ブチルパーオキシオクタン及び各種ポリマーオキサイドのように、パーオキサイド基等の重合開始機能を一分子内に二つ以上有する官能基を有する多官能性重合開始剤、及び、ジアリルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシマレイン酸、t−ブチルパーオキシアリルカーボネート及びt−ブチルパーオキシイソプロピルフマレートのように、パーオキサイド基等の重合開始機能を有する官能基と重合性不飽和基との両方を一分子内に有する多官能性重合開始剤等が挙げられる。
【0072】
これらの内、より好ましいものは、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキサン、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート、ジ−t−ブチルパーオキシアゼレート、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、及びt−ブチルパーオキシアリルカーボネートである。
【0073】
これらの多官能性重合開始剤は、二官能又は単官能性重合開始剤と併用されることが、トナー用結着樹脂として要求される種々の性能を満足する上で好ましい。特に、半減期10時間を得る為の分解温度において、前記多官能性重合開始剤よりも低い分解温度の重合開始剤と前記多官能性重合開始剤とを併用することが好ましい。
【0074】
前記二官能又は単官能性重合開始剤としては、具体的には、ベンゾイルパーオキシド、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、n−ブチル−4,4−ジ(t−ブチルパーオキシ)バレレート、ジクミルパーオキシド、α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシジイソプロピル)ベンゼン、t−ブチルパーオキシクメン、ジ−t−ブチルパーオキシド等の有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、ジアゾアミノアゾベンゼン等のアゾ及びジアゾ化合物が挙げられる。
【0075】
これらの重合開始剤は、前記多官能性重合開始剤と同時にモノマー中に添加しても良いが、前記多官能性重合開始剤の効率を適正に保つ為には、重合工程において前記多官能性重合開始剤の示す半減期を経過した後に添加することが好ましい。またこれらの重合開始剤は、効率の点からモノマー100質量部に対し0.01〜10質量部で用いるのが好ましい。
【0076】
前記カルボキシル基を有するビニル樹脂のうち、低分子量成分の合成方法としては、公知の方法を用いることができる。しかしながら、塊状重合法では、高温で重合させて停止反応速度を速めることで、低分子量の重合体を得ることができるが、反応をコントロールしにくいという問題点がある。その点、溶液重合法では、溶媒による、ラジカルの連鎖移動の差を利用して、また、開始剤量や反応温度を調整することで、低分子量重合体を温和な条件で容易に得ることができ、前記低分子量成分を得る上で好ましい。
【0077】
溶液重合で用いる溶媒として、キシレン、トルエン、クメン、酢酸セロソルブ、イソプロピルアルコール又はベンゼンが用いられる。スチレンモノマーを使用する場合、キシレン、トルエン又はクメンが好ましい。重合するポリマーによって溶媒は適宜選択される。反応温度としては、使用する溶媒、重合開始剤、重合するポリマーによって異なるが、通常70〜230℃で行うことが好ましい。溶液重合においては、溶媒100質量部に対してモノマー30質量部〜400質量部で行うことが好ましい。さらに、重合終了時に溶液中で他の重合体を混合することも好ましく、このような操作を行うことにより、数種の重合体を混合できる。
【0078】
グリシジル基を有するビニル樹脂は、グリシジル基を有するモノマーの一種又は二種以上と、ビニル系モノマーとを用いて、公知の重合方法により共重合させることにより得られる。
【0079】
前記グリシジル基を有するモノマーとしては、ビニル基とエポキサイドを有する化合物であれば良く、例えば、グリシジルアルコールと不飽和カルボン酸のエステル、不飽和グリシジルエーテル等が挙げられ、例えば、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、アクリル酸−β−メチルグリシジル、メタクリル酸−β−メチルグリシジル、アリルグリシジルエーテル、アリル−β−メチルグリシジルエーテル等が挙げられる。特に、下記一般式(1)で表されるグリシジルモノマーが好ましく用いられる。
【0080】
【化1】
Figure 2004053622
【0081】
グリシジル基を有するビニル樹脂は、重量平均分子量(Mw)が2,000乃至100,000であることが好ましく、2,000乃至50,000であることがより好ましく、3,000乃至40,000であることがさらに好ましい。Mwが2,000未満の場合では、結着樹脂中の架橋反応において分子量が増大しても混練工程においての分子鎖切断が多く、耐オフセット性への効果が少なくなる場合がある。Mwが100,000を超える場合には、定着性に影響を及ぼすようになる場合がある。
【0082】
グリシジル基を有するビニル樹脂は、エポキシ価が0.01乃至5.0eq/kgであることが好ましく、0.01乃至3.0eq/kgの範囲であることがさらに好ましく、0.05乃至1.0eq/kgの範囲であることが特に好ましい。0.01eq/kg未満の場合では、架橋反応が起こりにくく、高分子量成分やTHF不溶分の生成量が少なく、耐オフセット性への効果が減少する。5.0eq/kgを超える場合では、架橋反応は起こりやすくなる反面、混練工程においての分子鎖切断が多く、耐オフセット性への効果が減少する。
【0083】
グリシジル基を有するビニル樹脂は、架橋反応をより効果的に行う観点から、THF不溶分が10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがさらに好ましい。
【0084】
グリシジル基を有するビニル樹脂のエポキシ価を測定することができる具体的な測定例を以下に示す。前記エポキシ価の測定における基本操作はJIS K−7236に準ずる。
【0085】
<エポキシ価の測定>
試料を0.5〜2.0(g)を精秤する。グリシジル基を有するビニル樹脂の重さをW(g)とする。精秤した試料を300mlのビーカーに入れ、クロロホルム10ml及び酢酸20mlに溶解する。この溶液に、臭化テトラエチルアンモニウム酢酸溶液10mlを加える。0.1mol/lの過塩素酸酢酸溶液を用いて、電位差滴定装置を用いて滴定する。この滴定には、例えば、京都電子株式会社製の電位差滴定装置AT−400(win workstation)とABP−410電動ビュレットとを用いての自動滴定が利用できる。この滴定による過塩素酸酢酸溶液の使用量をS(ml)とする。一方でブランクを測定し、この時の過塩素酸酢酸溶液の使用量をB(ml)とする。これらの結果から下記式によりエポキシ価を計算する。fは過塩素酸酢酸溶液のファクターである。
【0086】
【数5】
エポキシ価(eq/kg)=0.1×f×(S−B)/W
【0087】
混合すること又は反応させることを目的に、前述した両ビニル樹脂を用いる場合では、グリシジル基を有するビニル樹脂は、カルボキシル基を有するビニル樹脂中のカルボキシル基1当量に対して、グリシジル基が0.01乃至100.0当量、好ましくは0.03乃至10.0当量、さらに好ましくは0.05乃至5.0当量の混合比率で用いられることが好ましい。グリシジル基が0.01当量未満の場合は、結着樹脂中において、架橋点が少なくなり、耐オフセット性等の架橋反応による効果が発現しにくくなる。また、100当量を超えると、架橋反応は起こりやすくなる反面、現像性への影響が出る場合がある。
【0088】
カルボキシル基及びグリシジル基を有するビニル樹脂においては、数平均分子量は、良好な定着性を達成するため、1,000乃至40,000が好ましい。また、重量平均分子量は、良好な耐オフセット性及び耐ブロッキング性を達成するため、10,000乃至1,000,000が好ましい。これらの分子量を持つ樹脂に対し、前述したような酸価とエポキシ価を導入することで、目的とする樹脂が得られる。前記ビニル樹脂は、トナー構成材料の分散性をよくするために、THF不溶分が10質量%以下であることが好ましく、さらには5質量%以下であることが良い。
【0089】
本発明のトナーは、結着樹脂成分中のカルボキシル基とグリシジル基との間に、製造工程中の混練工程等の加熱工程において架橋反応を施しても良い。この架橋性成分は、耐オフセット性の向上と現像性、耐久性に対して有利に働いている。
【0090】
カルボキシル基を有するモノマー、及びグリシジル基を有するモノマーと共重合させる前記ビニル系モノマーとしては、例えばスチレン;o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレン、p−クロルスチレン、3,4−ジクロルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン及びp−n−ドデシルスチレンの如きスチレン誘導体;エチレン、プロピレン、ブチレン及びイソブチレンの如きエチレン不飽和モノオレフィン類;ブタジエン、イソプレンの如き不飽和ポリエン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニルの如きハロゲン化ビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニルの如きビニルエステル類;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸−n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸−n−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸(2−エチルヘキシル)、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルの如きα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸−n−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸(2−エチルヘキシル)、アクリル酸ステアリル、アクリル酸(2−クロルエチル)、アクリル酸フェニルの如きアクリル酸エステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルの如きビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトンの如きビニルケトン類;N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドンの如きN−ビニル化合物;ビニルナフタリン類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドの如きアクリル酸誘導体若しくはメタクリル酸誘導体等が挙げられる。これらのビニル系モノマーは、一種又は二種以上が用いられる。
【0091】
これらの中でもスチレン系共重合体及びスチレン−アクリル系共重合体となるようなモノマーの組み合わせが好ましく、この場合、少なくともスチレン系共重合体成分又はスチレン−アクリル系共重合体成分を60質量%以上含有することが定着性や混合性の点で好ましい。
【0092】
本発明のトナーに使用される結着樹脂としては、その他、下記の重合体の使用も可能である。
【0093】
このような重合体としては、例えば、ポリスチレン、ポリ−p−クロルスチレン、ポリビニルトルエンの如きスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン−p−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体の如きスチレン系共重合体;ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、石油系樹脂等が挙げられる。
【0094】
本発明に用いられる着色剤には、磁性体や非磁性の染料や顔料等、種々の公知の着色剤を用いることが可能である。本発明のトナーを磁性一成分トナーに適用する場合には、トナーに磁性体が含有される。
【0095】
本発明において用いられる磁性体としては、マグネタイト、マグヘマイト、フェライト等の酸化鉄;鉄、コバルト、ニッケルのような金属或いはこれらの金属とアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、錫、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属の合金及びその混合物が用いられ、その磁性体表面或いは内部に非鉄元素を含有するものが好ましい。さらに本発明のトナーは、結着樹脂100質量部に対して磁性体を30〜200質量部含有する磁性トナーであることが好ましい。この場合、磁性体によって十分な着色効果が得られる。
【0096】
本発明に用いられる磁性体としては、マグネタイト、マグヘマイト、フェライト等の酸化鉄;鉄、コバルト、ニッケルのような金属あるいはこれらの金属と、アルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属との合金及びその混合物が用いられ、磁性体表面あるいは内部に非鉄元素を含有するものが好ましい。
【0097】
本発明に用いられる磁性体は、異種元素を含有するマグネタイト、マグヘマイト、フェライト等の磁性酸化鉄及びその混合物が好ましく用いられる。中でもリチウム、ベリリウム、ボロン、マグネシウム、アルミニウム、シリコン、リン、ゲルマニウム、チタン、ジルコニウム、錫、鉛、亜鉛、カルシウム、バリウム、スカンジウム、バナジウム、クロム、マンガン、コバルト、銅、ニッケル、ガリウム、カドミウム、インジウム、銀、パラジウム、金、水銀、白金、タングステン、モリブデン、ニオブ、オスミウム、ストロンチウム、イットリウム、テクネチウム、ルテニウム、ロジウム、ビスマスから選ばれる少なくとも一つ以上の元素を含有する磁性酸化鉄であることが好ましい。特にリチウム、ベリリウム、ボロン、マグネシウム、アルミニウム、シリコン、リン、ゲルマニウム、ジルコニウム、錫、第4周期の遷移金属元素が好ましい元素である。
【0098】
これらの元素は酸化鉄結晶格子の中に取り込まれても良いし、酸化物として酸化鉄中に取り込まれても良いし、表面に酸化物あるいは水酸化物として存在しても良い。これらの形態の中でも、酸化物として含有されているのが好ましい形態である。
【0099】
また、場合により、本発明のトナーに用いられる磁性酸化鉄は、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、チタネート、アミノシラン等で処理しても良い。
【0100】
これらの磁性酸化鉄は、種類によっても異なるが、着色力と現像性や搬送性に係る磁性とを両立させる観点から、結着樹脂100質量部に対し20〜200質量部で好ましく用いられる。より好ましくは40〜150質量部で用いられる。
【0101】
本発明に用いられる着色剤としては、上記磁性酸化鉄の他、任意の適当な顔料又は染料が挙げられる。例えば顔料としては、カーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、ナフトールイエロー、ハンザイエロー、ローダミンレーキ、アリザリンレーキ、ベンガラ、フタロシアニンブルー、インダンスレンブルー等が挙げられる。これらは、定着画像の光学濃度を維持するために必要十分な量が用いられ、その配合量は種類等によって異なるが、結着樹脂100質量部に対し0.1〜20質量部であることが好ましく、0.2〜10質量部であることがより好ましい。
【0102】
また、同様の目的で、さらに染料が用いられる。染料としては、例えば、アゾ系染料、アントラキノン系染料、キサンテン系染料、メチン系染料が挙げられ、その配合量は種類等によって異なるが、結着樹脂100質量部に対し0.1〜20質量部であることが好ましく、0.3〜10質量部であることがより好ましい。
【0103】
本発明のトナーは、磁性トナーとしても非磁性トナーとしもいずれにも用いられるが、重量平均径が2.5〜10μmであることが、帯電均一性を促進し、トナーの凝集性を軽減し、画像濃度を向上させ、及びカブリの改善等により現像性を向上させる上で好ましい。特に、重量平均径が2.5〜6.0μmのトナーにおいてはその効果は顕著であり、極めて高精細な画像が得られる。重量平均径は2.5μm以上である方が十分な画像濃度が得られて好ましい。重量平均径は、トナーの製造方法及び製造条件や、分級作業等によって調整することが可能である。
【0104】
本発明のトナーの重量平均径及び粒度分布は、コールター法を用いて測定することができ、例えばコールターマルチサイザー(コールター社製)を用いることが可能である。この測定法では電解液が使用されるが、この電解液には、例えば1級塩化ナトリウムを用いて調製された1%NaCl水溶液や、ISOTON R−II(コールターサイエンティフィックジャパン社製)が使用できる。
【0105】
測定法としては、前記電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩)を0.1〜5ml加え、さらに測定試料を2〜20mg加える。これを超音波分散器で約1〜3分間分散処理して試料を分散し、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用い、前記測定装置により2.00μm以上のトナー粒子の体積、個数を測定し、体積分布と個数分布とを算出する。それから本発明に係る体積分布から求めた重量基準の重量平均径(D4)を算出する。
【0106】
チャンネルとしては、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の13チャンネルを用いる。
【0107】
本発明のトナーは、ワックスを含有してもよい。本発明に用いられるワックスには、例えばパラフィンワックス及びその誘導体、モンタンワックス及びその誘導体、マイクロクリスタリンワックス及びその誘導体、フィッシャートロプシュワックス及びその誘導体、ポリオレフィンワックス及びその誘導体、カルナバワックス及びその誘導体等が挙げられる。誘導体には、酸化物、ビニル系モノマーとのブロック共重合物、及びグラフト変性物を含む。
【0108】
本発明のトナーにおいては、これらのワックス総含有量は、結着樹脂100質量部に対し、0.1〜15質量部であることが好ましく、0.5〜12質量部であることがより好ましい。また、複数種類のワックスを併用してもよい。
【0109】
本発明のトナーは、荷電制御剤を含有することが好ましい。トナーを負荷電性に制御するものとしては、例えば有機金属錯体、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族ダイカルボン酸系の金属錯体、その他にも、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノール等のフェノール誘導体類等が挙げられる。また、トナーを負帯電性に制御する荷電制御剤としては、下記一般式(2)で表されるアゾ系金属錯体が好ましい。
【0110】
【化2】
Figure 2004053622
【0111】
上記一般式(2)で表される荷電制御剤では、特に、中心金属としてはFe又はCrが好ましく、置換基としてはハロゲン、アルキル基、アニリド基が好ましく、カウンターイオンとしては水素、アルカリ金属アンモニウム、脂肪族アンモニウムが好ましい。またカウンターイオンの異なる錯塩の混合物も好ましく用いられる。
【0112】
またトナーを負帯電性に制御する荷電制御剤としては、例えば下記一般式(3)で表される塩基性有機酸金属錯体が挙げられる。
【0113】
【化3】
Figure 2004053622
【0114】
上記一般式(3)で表される荷電制御剤では、特に、中心金属としてはFe、Cr、Si、Zn、Alが好ましく、置換基としてはアルキル基、アニリド基、アリール基、ハロゲンが好ましく、カウンターイオンは水素、アンモニウム、脂肪族アンモニウムが好ましい。
【0115】
上記一般式(3)で表される荷電制御剤の中でもアゾ系金属錯体がより好ましく、さらには下記一般式(4)で表されるアゾ系鉄錯体が最も好ましい。
【0116】
【化4】
Figure 2004053622
【0117】
上記一般式(4)で表されるアゾ系金属錯体の具体例を下記構造式(5)〜(10)を以下に示す。
【0118】
【化5】
Figure 2004053622
【0119】
【化6】
Figure 2004053622
【0120】
【化7】
Figure 2004053622
【0121】
【化8】
Figure 2004053622
【0122】
【化9】
Figure 2004053622
【0123】
【化10】
Figure 2004053622
【0124】
本発明のトナーを正帯電性に制御するものとしては、例えばニグロシン及び脂肪酸金属塩等による変成物;トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルホン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート等の四級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩等のオニウム塩及びこれらのレーキ顔料、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料(レーキ化剤としては、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、リンタングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物等)、高級脂肪酸の金属塩;ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイド等のジオルガノスズオキサイド;ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレート等のジオルガノスズボレート類;グアニジン化合物、イミダゾール化合物等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を用いることができる。これらの中でも、トリフェニルメタン化合物、カウンターイオンがハロゲンでない四級アンモニウム塩が好ましく用いられる。
【0125】
また、下記一般式(11)で表されるモノマーの単重合体;前述したスチレン、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルの如き重合性モノマーとの共重合体を正荷電性制御剤として用いることができる。この場合これらの荷電制御剤は、結着樹脂(の全部又は一部)としての作用をも有する。
【0126】
【化11】
Figure 2004053622
【0127】
前記正帯電性の荷電制御剤としては、特に下記一般式(12)で表される化合物が好ましい。
【0128】
【化12】
Figure 2004053622
【0129】
荷電制御剤をトナーに含有させる方法としては、トナー内部に添加する方法と外添する方法がある。これらの荷電制御剤の使用量としては、結着樹脂の種類、他の添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、結着樹脂100質量部に対して0.1〜10質量部であることが好ましく、0.1〜5質量部であることがより好ましい。
【0130】
本発明のトナーは、結着樹脂や着色剤を少なくとも含有するトナー粒子に、粒径の小さな粒子を外添剤として外添することが好ましい。このような外添剤としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン等の無機酸化物や、カーボンブラック、フッ化カーボンの如き粒径の細かい粒子等が挙げられる。
【0131】
特にシリカ、アルミナ及び酸化チタン微粉体は、トナーの流動性を向上させる効果が大きく好ましい。このような観点から、前記無機酸化物の粒子は、個数平均粒径が5〜200nmであることが好ましく、10〜100nmであることがより好ましい。
【0132】
また前記無機酸化物の粒子は、BET法で測定した窒素吸着による比表面積が30m/g以上であることが好ましく、60〜400m/gであることがより好ましい。また前記無機酸化物の粒子は、表面を疎水化処理して用いても良く、このような表面処理された無機酸化物の粒子の前記比表面積は、20m/g以上であることが好ましく、40〜300m/gであることがより好ましい。
【0133】
前記無機酸化物の粒子の適用量は、トナー粒子100質量部に対して、0.03〜5質量部であることが、トナー粒子の表面を前記粒子で適度に被覆する上で好ましい。
【0134】
前記無機酸化物の粒子は、疎水化度がメタノールウェッタビリティーで30%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましい。好ましい疎水化処理剤としては、含ケイ素表面処理剤であるシラン化合物、及びシリコーンオイルが挙げられる。
【0135】
前記シラン化合物としては、例えば、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン等のアルキルアルコキシシランや、ジメチルジクロルシラン、トリメチルクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、ヘキサメチルジシラザン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ジビニルクロルシラン、ジメチルビニルクロルシラン等のシラン化合物が挙げられる。またシリコーンオイルとしては、公知のものを使用することができる。シラン化合物及びシリコーンオイルは併用することも可能である。
【0136】
また、本発明のトナーには、トナーの現像性、耐久性を向上させる観点から、他の無機粉体を外添剤として添加することも好ましい。このような無機粉体としては、例えばマグネシウム、亜鉛、アルミニウム、セリウム、コバルト、鉄、ジルコニウム、クロム、マンガン、ストロンチウム、錫、アンチモン等の金属酸化物;チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ストロンチウム等の複合金属酸化物;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸アルミニウム等の金属塩;カオリン等の粘土鉱物;アパタイト等リン酸化合物;炭化ケイ素、窒化ケイ素等のケイ素化合物;カーボンブラックやグラファイト等の炭素粉末が挙げられる。中でも、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化コバルト、二酸化マンガン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシウム等が好ましい。
【0137】
さらに、本発明のトナーには、ポリフッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂;フッ化カーボン等のフッ素化合物等の滑剤粉末を外添剤として添加することもできる。
【0138】
本発明のトナーは、公知の方法によって製造することができる。本発明のトナーを製造する方法としては、上述したようなトナー構成材料をボールミルその他の混合機により十分混合した後、熱ロールニーダー、エクストルーダーの如き熱混練機を用いて良く混練し、冷却固化後、機械的に粉砕し、粉砕粉を分級する方法が好ましい。
【0139】
他には、結着樹脂を構成すべき単量体に所定の材料を混合して乳化懸濁液とした後に、重合させてトナーを得る重合法トナー製造法;コア材及びシェル材から成るいわゆるマイクロカプセルトナーにおいて、コア材あるいはシェル材、あるいはこれらの両方に所定の材料を含有させる方法;結着樹脂溶液中に構成材料を分散した後、噴霧乾燥することによりトナーを得る方法が挙げられる。
【0140】
さらに、前述したこれらの方法によって得られたトナー粒子に、必要に応じ所望の外添剤をヘンシェルミキサーの如き混合機により十分に混合し、本発明のトナーを製造することができる。
【0141】
本発明のトナーを製造する際に使用される機器としては、特に限定されないが、例えば混合機としては、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製);スーパーミキサー(カワタ社製);リボコーン(大川原製作所社製);ナウターミキサー、タービュライザー、サイクロミックス(ホソカワミクロン社製);スパイラルピンミキサー(太平洋機工社製);レーディゲミキサー(マツボー社製)が挙げられる。
【0142】
混練機としては、例えばKRCニーダー(栗本鉄工所社製);ブス・コ・ニーダー(Buss社製);TEM型押出機(東芝機械社製);TEX二軸混練機(日本製鋼所社製);PCM混練機(池貝鉄工所社製);三本ロールミル、ミキシングロールミル、ニーダー(井上製作所社製);ニーデックス(三井鉱山社製);MS式加圧ニーダー、ニダールーダー(森山製作所社製);バンバリーミキサー(神戸製鋼所社製)が挙げられる。
【0143】
粉砕機としては、例えばカウンタージェットミル、ミクロンジェット、イノマイザ(ホソカワミクロン社製);IDS型ミル、PJMジェット粉砕機(日本ニューマチック工業社製);クロスジェットミル(栗本鉄工所社製);ウルマックス(日曹エンジニアリング社製);SKジェット・オー・ミル(セイシン企業社製);クリプトロン(川崎重工業社製);ターボミル(ターボ工業社製);スーパーローター(日清エンジニアリング社製)が挙げられる。
【0144】
分級機としては、例えばクラッシール、マイクロンクラッシファイアー、スペディッククラシファイアー(セイシン企業社製);ターボクラッシファイアー(日清エンジニアリング社製);ミクロンセパレータ、ターボプレックス(ATP)、TSPセパレータ(ホソカワミクロン社製);エルボージェット(日鉄鉱業社製)、ディスパージョンセパレータ(日本ニューマチック工業社製);YMマイクロカット(安川商事社製)が挙げられる。
【0145】
粗粒等をふるい分けるために用いられる篩い装置としては、例えばウルトラソニック(晃栄産業社製);レゾナシーブ、ジャイロシフター(徳寿工作所社);バイブラソニックシステム(ダルトン社製);ソニクリーン(新東工業社製);ターボスクリーナー(ターボ工業社製);ミクロシフター(槙野産業社製);円形振動篩い等が挙げられる。
【0146】
次に、本発明の画像形成方法を説明する。
本発明の画像形成方法は、前述した本発明のトナーを用いること、及び記録材上に未定着トナー画像を形成し、一方で金属製の基層を有する伝熱層をこの伝熱層に接触する加熱体によって加熱し、未定着トナー画像が形成された記録材を加熱した伝熱層に圧接させて、未定着トナー画像を記録材に定着させることを特徴とする。
【0147】
本発明の画像形成方法において、記録材上に未定着トナー画像を形成するまでの工程は、前述した本発明のトナーを用いること以外は特に限定されない。本発明の画像形成方法では、例えば感光体の帯電、静電潜像の形成、トナーによる静電潜像の現像、及び記録材へのトナー画像の転写等、公知の工程で記録材上に未定着トナー画像を形成することができる。また、本発明の画像形成方法では、他の工程をさらに採用しても良く、例えば転写後における感光体上のトナーを除去するためのクリーニング工程、現像時に感光体上のトナーを回収する現像兼クリーニング工程、フルカラー画像形成に適用したときの中間転写工程、中間転写体のクリーニング工程、帯電前の感光体の表面電位を揃えるための前露光工程等を任意に採用することができる。
【0148】
本発明の画像形成方法では、前述したフィルム加熱方式の定着装置におけるフィルムに金属製の基層を有する伝熱層を用いる定着装置を好適に用いることができる。すなわち本発明の画像形成方法では、伝熱層は、円筒状金属素管を基層として有し、加熱体は、円筒状金属素管の円筒内側に配置され、伝熱層を介して加熱体に対向しかつ伝熱層に接触して配置される加圧部材と伝熱層との間に形成される定着ニップ部に、未定着トナー画像が形成された記録材を通過させることにより、記録材を伝熱層に圧接させることが好ましい。
【0149】
本発明の画像形成方法では、熱伝導性が良好な伝熱層を内側から加熱体により接触加熱することにより、画像形成装置の高速化に対応した加熱定着を高い熱効率で実施することが可能となる。
【0150】
また本発明の画像形成方法では、定着時における加熱効率が良いことから、画像形成装置がプリント信号を受信していない状態のスタンバイ中に、加熱体への通電をシャットダウンしておくことが可能となり、省エネルギーの加熱定着を実現する上で好ましい。
【0151】
また本発明の画像形成方法では、室温状態から画像形成装置の電源をONした場合でも、即座にプリント信号受信可能になるため、作業者を待たせることがない。すなわち画像形成装置が高速化した場合でも、クイックスタート性に優れ、ファーストプリントタイムも速い定着が可能となる。
【0152】
また本発明の画像形成方法では、樹脂製フィルムに比べ剛性の高い金属製の基層を有する伝熱層を使用することで、加圧力を高く設定することが可能になり、さらに画像形成装置の高速化に対応することが可能になる。
【0153】
また本発明の画像形成方法では、加熱体を伝熱層に接触して配置する場合に、加熱体の表面を耐熱性のあるポリイミド樹脂等の樹脂部材とすると、加熱体表面において伝熱層をスムーズに摺動させ、高耐久の加熱定着を実現する上で好ましい。
【0154】
また本発明の画像形成方法では、円筒状金属素管に所定範囲内において周方向のスジ加工を施すことが、円筒状金属素管の回転をスムーズにし、加熱体の損傷を抑制する上で好ましい。
【0155】
また本発明の画像形成方法では、定着時に、トナーと逆極性のバイアスを加圧ローラ側に印加し、伝熱層を接地あるいはダイオード接続することが、紙粉、トナー等が伝熱層に吸着されることを防止する上で好ましい。これにより、耐久によって伝熱層が汚れる等の問題もなく、耐久性をさらに向上させることが可能となる。
【0156】
本発明で採用する定着方式は、高速プロセスにおいて尾引きを起こし易い。尾引きとは、定着ニップ部分をトナー像が通過する際に、トナー像間の空気がトナーと共に噴出されて発生する現象である。この尾引きに対し、前記バイアスを強めると、記録材上でのトナー形状を記録材に引き付ける方向に働き、トナー像間の空気の噴出しよりも強くトナーに影響させることができ、尾引きの発生を抑制する上で効果的である。一方で、前記バイアスを強めることは、一部の帯電能の低いトナーや逆極性に帯電している不安定帯電のトナーを伝熱層へ飛翔させ易くし、静電気が起因のオフセットの発生を起こし易い。
【0157】
しかしながら、前述した本発明のトナーは高温オフセットが発生しにくいので、本発明の画像形成方法に用い、前述のバイアス印加してもオフセットを誘発しにくい。また、本発明のトナーは良好な転写を得られるため、トナー像間の空気の噴出しに影響されないレベルまで前記録材上に引き付けられ、バイアスの非印加時のオフセットも軽減できる。このように、本発明の画像形成方法では、前述したトナーと定着方式とを採用することにより、耐オフセット性及び尾引き防止の両立を図ることができる。
【0158】
本発明の画像形成方法は、公知の部材及び手段等を適宜組み合わせて実現することができる。より具体的には、本発明の画像形成方法は、前述した定着工程を実現する定着装置を搭載する改造を、公知の画像形成装置に施すことによって実現することが可能である。本発明の画像形成方法を実現する上で好適な画像形成装置である本発明の画像形成装置を以下に説明する。
【0159】
本発明の画像形成装置は、前述した本発明のトナーを用いるものであって、記録材上に未定着トナー画像を形成する手段と、未定着トナー画像を記録材に定着させる定着装置とを有する画像形成装置において、定着装置は、加熱体と、加熱体に対向して設けられる加圧部材と、加熱体と加圧部材の間に介在し加熱体によって加熱される伝熱層とを有し、加熱体は、伝熱層に接触して配置され、伝熱層は、金属製の基層を有し、加圧部材は、加熱体との対向部において伝熱層に接触して配置されている。
【0160】
また本発明の画像形成装置は、金属製の基層は円筒状金属素管であり、加熱体は、円筒状金属素管の円筒内側に配置されていることが好ましい。
以下、本発明の画像形成装置について、図面を用いてより具体的に説明する。
【0161】
本発明の画像形成装置は、例えば図1に示すように、感光体1と、感光体1に接触して配置され感光体1を帯電させる帯電ローラ2と、帯電した感光体1の表面にレーザビーム3を照射して静電潜像を形成する不図示の静電潜像形成手段と、静電潜像が形成された感光体1に本発明のトナーを供給してトナー画像を形成する現像装置4と、感光体1上に形成されたトナー画像を記録材Pに転写して記録材P上に未定着トナー画像を形成する転写ローラ5と、記録材P上に形成された未定着トナー画像を記録材Pに定着させる定着装置6と、転写後の感光体1に残留するトナーを除去するクリーニング装置7と、記録材Pの位置を検出するセンサ8とによって構成される。
【0162】
感光体1は、OPC、アモルファスSe、アモルファスSi等の感光材料が、アルミニウムやニッケル等のシリンダ状の基材上に層状に形成されたものである。帯電ローラ2及び転写ローラ5は、芯金の周面を導電性の弾性層で被覆したものであり、芯金には図示しない電源が接続され、それぞれのローラに所望の電圧を印加できるように構成されている。前記静電潜像形成手段は、形成すべき画像の情報に応じたレーザビーム3を照射する手段である。現像装置4は、トナーを収容する現像容器と、現像容器の開口部に回転自在に設けられる現像剤担持体とを有し、現像剤担持体上のトナーを感光体1に供給する。現像装置4の構成は、トナーの種類及び所望の現像方式に応じて選択される。クリーニング装置7は、廃トナー容器と、感光体1に当接する弾性のクリーニングブレードとを有している。定着装置6については後述する。
【0163】
前記画像形成装置では、感光体1は矢印の方向に回転駆動され、まず、その表面は帯電装置としての帯電ローラ2によって一様帯電される。次に、画像情報に応じてON/OFF制御されたレーザビーム3による走査露光が施され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置4で現像、可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、二成分現像法、FEED現像法等が用いられ、イメージ露光と反転現像とを組み合わせた現像方法も用いられる。可視化されたトナー画像は、転写装置としての転写ローラ5により、所定のタイミングで搬送された記録材P上に感光体1上より転写される。転写ローラ5への記録材Pの搬送は、感光体1上のトナー像の画像形成位置と記録材Pの先端の書き出し位置が合致するように、センサ8にて記録材Pの先端を検知し、タイミングを合わせて行われる。
【0164】
所定のタイミングで搬送された記録材Pは、感光体1と転写ローラ5に一定の加圧力で挟持搬送される。トナー画像が転写された記録材Pは、定着装置6へと搬送され、定着される。
【0165】
一方で、感光体1上に残存する転写残りの残留トナーは、クリーニング装置7により感光体1表面より除去される。
【0166】
定着装置6は、図2に示されるように、定着部材10と、加圧部材20とを有する。定着部材10と加圧部材20は、互いに圧接させて定着ニップ部Nを形成している。記録材Pは、図2において不図示の供給手段によって適宜供給され、耐熱性の定着入口ガイド15に沿って定着部材10と加圧部材20によって形成される定着ニップ部Nに搬送される。
【0167】
定着部材10は、加熱体としてのヒータ11と、ヒータ11を加圧部材20に向けて支持する断熱性のステイホルダ12と、ヒータ11及びステイホルダ12を内包しヒータ11及び加圧部材20によって一部の周面が挟持される円筒状の定着スリーブ13と、ヒータ11の温度を検出する温度検知素子14とを有している。
【0168】
加圧部材20は、円柱状の芯金21と、芯金21の周面に形成された弾性層22と、弾性層22の周面に形成された離型性層23とを有している。弾性層22は、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴム、あるいは耐熱ゴムの発泡体で形成することができる。離型性層23は、PFA、PTFE、FEP(テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)等、耐熱性と離型性とに優れる樹脂化合物のフィルムやチューブによって形成することができる。
【0169】
ヒータ11は、定着スリーブ13の内側に具備され、定着ニップ部Nで加熱を行い、これにより記録材P上のトナーを溶融し、トナー画像を定着させる。ヒータ11近傍の構成を図3に示す。ヒータ11は、ヒータ基板11aと、ヒータ基板11aの表面に支持される通電発熱抵抗層11bと、ヒータ基板11a上において通電発熱抵抗層11bを被覆する摺動層11cとを有する。なお。ヒータ11の温度を検知するサーミスタ等の温度検知素子14は、通常、ヒータ11に配置される。
【0170】
ヒータ基板11aは、アルミナ、AlN(チッ化アルミ)等の高絶縁性のセラミックスや、ポリイミド、PPS(ポリフェニレンスルフィド)、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂のように、耐熱性と絶縁性とを有する材料で形成することができる。
【0171】
通電発熱抵抗層11bは、例えばAg/Pd(銀パラジウム)、RuO、TaN等のように、通電により発熱する材料を用い、ヒータ基板11aの長手方向に沿って、スクリーン印刷等の方法により、厚み10μm程度、幅1〜5mm程度の線状若しくは細帯状に塗工して形成することができる。
【0172】
摺動層11cは、通電発熱抵抗層11bの表面に形成された薄層であり、例えばフッ素樹脂層、ポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)等のように、定着スリーブ13との摺擦に耐えることが可能な耐熱性樹脂化合物を用い、公知の方法で形成することができる。
【0173】
ヒータ基板11aとして熱伝導性の良好なAlN(チッ化アルミ)等を用いた場合には、図4に示されるように、通電発熱抵抗層11bをヒータ基板11aに対して定着ニップ部Nと反対側に形成しても良い。この場合では、ヒータ11は、ヒータ基板11aと、通電発熱抵抗層11bと、保護層11dと、摺動層11eとを有する。温度検知素子14は、図3と同様に、定着スリーブ13の内側側に、ヒータ11に接触して配置されている。保護層11dは、通電発熱抵抗層11dと温度検知素子14の間の耐電圧を満足するために設けられており、例えばガラスコート、フッ素樹脂層等のような耐熱性及び絶縁性を有する材料で形成することができる。摺動層11eは摺動層11cと同様に形成することができる。
【0174】
ヒータ11は、ヒータ11の定着ニップ部N側の形状を曲面とすると、ヒータ11表面を通過する際の定着スリーブ13への屈曲負荷が低減し、長寿命の定着部材を形成する上で好ましい。このようなヒータ11としては、例えばヒータ基板の定着ニップ部Nとは反対側に絶縁層、通電発熱抵抗層を順次積層し、ヒータ基板は定着ニップ部N側が定着スリーブと同方向に湾曲した形状であるヒータが挙げられる。
【0175】
ステイホルダ12は、ヒータ11を保持し、定着ニップ部Nと反対方向への放熱を防ぐための断熱部材であり、液晶ポリマー、フェノール樹脂、PPS、PEEK等により形成することができる。ステイホルダ12は、移動する定着スリーブ13の軌道を形成する形状に形成しても良い。この場合のステイホルダ12の形状は、用いる伝熱層の形態に応じて形成すれば良い。またこのような場合では、ヒータ11及びステイホルダ12の表面には、耐熱性グリース等の潤滑剤を少量介在させることが、ヒータ11及びステイホルダ12と定着スリーブ13の間の摩擦抵抗を小さく抑え、定着スリーブ13をスムーズに回転させる上で好ましい。
【0176】
ステイホルダ12には、定着スリーブ13が余裕をもってルーズに外嵌されていて、矢印の方向に回転自在に配置されている。
【0177】
定着スリーブ13は、円筒状に形成された伝熱層であり、円筒状金属素管と、離型性層と、円筒状金属素管及び離型性層を接着する接着層とによって形成することができる。定着スリーブ13は、熱容量の小さな金属製のスリーブであり、クイックスタートを可能にするために、100μm以下の厚みに形成されている。定着スリーブ13は、例えばSUS、Al、Ni、Cu、Zn等の金属部材あるいはこれらの金属を含む合金部材のような、耐熱性、高熱伝導性を有する金属製の層を基層として形成することができる。
【0178】
前記円筒状金属素管は、伝熱層における金属製の基層であり、長寿命の加熱定着装置を構成するために十分な強度を持ち、耐久性に優れた金属製スリーブを構成する観点から、厚さ20μm以上の厚みを有することが好ましい。すなわち定着スリーブ13の厚みとしては20μm以上100μm以下が好ましい。
【0179】
前記離型性層は、さらにオフセット防止や記録材の分離性を確保するために、円筒状金属素管の表面に被覆された層であり、例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、FEP(テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、ETFE(エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体)、CTFE(ポリクロロトリフルオロエチレン)、PVDF(ポリビニリデンフルオライド)等のフッ素樹脂、シリコーン樹脂等の離型性の良好な耐熱樹脂の一種又は二種以上により形成することができる。
【0180】
前記接着層は、前記離型性層を円筒状金属素管の表面に支持、固定するための層であり、離型性層そのものや離型性層の加工前材料等を円筒状金属素管表面に接着できるものであれば特に限定されない。このような接着層には、例えばプライマー層が挙げられ、接着層を用いる離型性層の形成としては、例えば円筒状金属素管の外面にプライマー層を塗布した後、上記ディッピング、粉体スプレー等の塗布によって離型性層を形成する方法が挙げられる。接着層は、例えばチューブ状に形成された離型性層を円筒状金属素管の表面に被せる等、離型性層の形態によっては不要な場合があり、このような場合では設けなくても良い。
【0181】
なお、前記離型性層と前記接着層は、これらの層厚の総和が20μm以下であることが、定着時における加熱効率を向上させ、かつ耐久性を維持する上で好ましい。
【0182】
定着部材10は、図5に示されるように、定着部材10の長手方向両端部において、ステイホルダ12の一部、若しくはステイホルダ12と嵌合等により取り付けられた部材を、バネ等の加圧手段17により加圧部材20に向けて付勢することにより、加圧部材20に接触して配置され、所望の定着ニップ部Nを形成している。
【0183】
ヒータ基板11aの長手方向端部には、電極部11f及び11gが形成されており、通電発熱抵抗層11bに印加される電圧は、これらの電極部から印加される。すなわち温度検知素子14の信号に応じて、通電発熱抵抗層11bに印加される電圧のデューティー比や波数等を適切に制御することで、定着ニップ部Nにおける温度を略一定に保ち、記録材P上のトナー像を定着するのに必要な加熱を行う。温度検知素子14から不図示の温度制御部へのDC通電は、不図示のDC通電部及びDC電極部を介して不図示のコネクタにより達成している。
【0184】
また、加圧部材20の芯金21端部には駆動ギア16が取り付けられており、このような構成により加圧部材20を回転駆動させ、加圧部材20表面と定着スリーブ13表面の摩擦により定着スリーブ13を所定の速度に従動回転させる。
【0185】
本発明では、前記円筒状金属素管の内面の表面粗さを3μm以下とすることが、接触熱抵抗を低く抑え、定着ニップ部への伝熱を良好にする上で好ましい。さらに前記円筒状金属素管の外面の表面粗さを3μm以下とすることが、良好な定着性を実現する上で好ましい。
【0186】
ここで定着スリーブ13の内外面の表面粗さ、離型性層の厚み等に関して以下に説明する。
【0187】
まず、定着スリーブ13の内面は、ヒータ11と所定の接触幅をもって接触してヒータ11より発した熱を定着ニップ部Nへ伝熱する。ヒータ11と接触伝熱する定着スリーブ13内面の表面粗さは、熱効率に大いに影響する。特にヒータ11の摺動層(11cあるいは11e)の表面と定着スリーブ13の内面との接触熱抵抗が大きくなると、熱効率が悪化し、定着不良を起こしやすい。仮に熱伝導グリース等を介在させた場合でも、所定以下の表面粗さに抑えることが、熱効率の高い定着装置を構成する上で好ましい。
【0188】
また、定着スリーブ13の外面に離型性層を形成する場合では、離型性層は一般にフッ素樹脂より形成され、離型性層の熱伝導性は、定着スリーブ13の熱伝導性に比べ極端に低くなる。よって、離型性層をあまり厚く形成すると、熱伝導の悪化を招き、画像形成装置の高速化に対し、定着ニップ部Nで記録材P上のトナー画像に対し十分な熱供給ができなくなる。したがって薄い離型性層を定着スリーブ13上に形成する必要がある。したがって、定着スリーブ13外面の表面粗さは所定以下に抑える必要がある。
【0189】
すなわち薄い離型性層では、定着スリーブ13外面の表面粗さを緩和する効果が小さく、離型性層の形成後における定着スリーブ13外面の表面粗さは、離型性層形成前に比べて同等か若干小さくなる程度である。よって、円筒状金属素管の表面粗さが大きいと、離型性層を塗布形成後も大きな表面粗さとなり、定着ニップ部Nで記録材Pとの密着力が十分に得られず、定着不良を引き起こす可能性が大きくなる。
【0190】
以上のことから、定着スリーブ13の外面の表面粗さを所定以下とし、接着層としてのプライマー層を含み離型性層を所定以下の厚みで塗布形成することにより、十分な定着性能が得られ、画像形成装置の高速化に対応可能となる。
【0191】
定着スリーブ13は、定着スリーブ13の周方向に適度な凹凸形状を施すことにより所定以下の表面粗さを達成するものであると、定着スリーブ13の回転をよりスムーズにすると共に、ヒータ11の表面にコーティングした離型性層を傷つけにくくし、さらに高耐久の高速対応可能な加熱定着用定着スリーブ13を提供する上で好ましい。
【0192】
定着スリーブ13の製造から表面加工までの一例を、図を用いて以下に説明する。
定着スリーブ13は、図6に示されるように、円形の内型(ポンチ)32と、円筒容器状の外型(ダイス)33とにより、金属平板(プランク)31を深絞り加工することにより、図7に示すようなカップ状の金属製円筒部材34を製造する。
【0193】
金属平板31には、厚さ0.1mm〜0.5mm程度のSUS、Al、Ni、Cu、Zn等の金属平板、又はこれらの金属を含む合金の金属平板が用いられる。内型32及び外型33は、例えば金属材料の表面に超硬メッキ等を施した金型であり、内型32には一般的な深絞り製法における円形内型が用いられ、外型33には、一般的な深絞り製法における、円筒容器状の外型が用いられる。
【0194】
図6において、金属平板31を内型32と外型33の間に挟み矢印の方向に内型32を外型33の方向へ押し込む。金属平板31と外型33の間には、粘度の高い潤滑油、あるいは黒鉛、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤を介在させ、絞り性を良くする。以上の工程を通常は2〜4回程度、異なる金型で深絞り加工する。
【0195】
次に、この金属製円筒部材34が所定の厚みに形成されるようにしごき加工を施す。しごき加工としては、圧延加工、引き抜き加工、絞り加工等どのような加工を途中に経緯してもよいが、最終加工としては、以下に示すような加工方法により、金属製円筒部材34の周方向に所定以下の凹凸を有する加工を施す。
【0196】
金属製円筒部材34の周方向に所定以下の凹凸を有する加工としては、例えば図8及び図9に示すような加工方法がある。図8は一般的な絞りスピニング加工であり、固定台36cに取り付けられた軸36bに、回転自在に取り付けられた押し当てローラ36aを、金属製内型35と所定の距離だけ常に離間した状態で金属製内型35方向へ押し付ける。金属製内型35には、金属製円筒部材34がはめ込まれており、押さえ部材37によって金属製円筒部材34のカップ形状底部が金属製内型35に密着して固定される。
【0197】
この状態で金属製内型35、金属製円筒部材34、押さえ部材37を図の矢印の方向に回転させながら、紙面右方へ徐々に送り込む。端部からは金属製内型35と所定距離を保って回転自在のローラが押し当てられる。これにより、金属製円筒部材34の端部から徐々にしごき加工により薄肉化され、最終的には図10に示すように、定着スリーブ13の所定厚みにまで加工されたカップ状の金属製円筒部材39がしごき加工により形成される。金属製円筒部材39には、周方向に絞りスピニング加工時のローラ押し当ての凹凸跡39aが残る。最終的には、金属製円筒部材39のカップ形状底部を切り落とすことにより、定着スリーブ13を得る。
【0198】
また、図9に示すように、押し当てローラの代わりに、段階的に内径が小さく形成された連続ダイス38a、38b、38cの内側に、金属製内型35と押さえ部材37とにより固定された金属製円筒部材34を回転させながら、送り込みしごき加工により薄肉化し、周方向の凹凸形状を付与させる方式であっても良い。その他、へら絞り加工等、定着スリーブ13の周方向に所定量以下の凹凸を形成できる方法であれば、どのようなしごき加工の加工方法であってもかまわない。
【0199】
以上の製法で製造した定着スリーブ13を用いて、未定着画像が形成された記録材Pを加熱定着する場合、熱伝導の観点から、上記周方向の凹凸は3μm以下に抑えることが好ましい。
【0200】
定着スリーブ13の周方向に3μm以下の凹凸を形成することが、定着装置の回転駆動負荷を低く抑え、回転をスムーズにすると共に、円筒状金属素管内面に接触するヒータの樹脂コートが耐久によって傷つくことを抑制し、定着装置のさらなる高耐久、高速化を達成する上で好ましく、さらには、長手方向の表面粗さRzを3μm以下とし、周方向の表面粗さRz’との関係をRz>Rz’とすることがより好ましい。
【0201】
さらに、定着スリーブ13と加圧部材20の間に電位差を形成し、かつ定着スリーブ13を接地状態、もしくはダイオードを介して接地状態とすることで定着スリーブ13に紙粉やトナーを付着しにくい構成とすることが、耐久を通じて離型性を維持する定着装置を提供する上で好ましい。
【0202】
本発明の実施の形態としてさらに好適な一例の定着装置を図11及び図12に示す。
【0203】
図11及び図12において、加圧部材20の弾性層22は、導電性シリコーンゴム、導電性シリコーンスポンジ等からなる導電性付与された弾性層であり、芯金21、あるいは導電性の弾性層22に、導電性カーボンチップ等よりなるチップ電極25を介してバイアス印加手段24によってトナー画像と逆極性のバイアスを印加する。図では、トナーが現像部でマイナス帯電される画像形成装置を元に図示しており、芯金21にプラスバイアスが印加される構成を示している。よってトナーが現像部でプラス帯電される画像形成装置の場合、芯金21には、マイナスバイアスが印加される構成となる。
【0204】
また、図では、定着スリーブ13の端部では、接着層としてのプライマー層、フッ素樹脂層からなる離型性層がコーティングされていない円筒状金属素管がむき出しになっている部位13aを設け、この部位13aよりアモルファス導電繊維よりなる導電ブラシ18を介して定着スリーブ13が接地する構成を示している。あるいは定着スリーブ13は、トナー画像と同電位の電荷が円筒性金属素管に保持されるようにダイオード接続されていても良い。
【0205】
以上のように、加圧部材20側に積極的にバイアス印加する構成とすることで、定着スリーブ13への紙粉、トナー等の吸着をより一層抑制することが可能となる。よって、パルプ材を主原料とするカット紙等に形成されたトナー画像を加熱定着する場合の上記定着装置においては、表面粗さを3μm以下とした定着スリーブ13の、表面の離型性層には、静電気的にも紙粉やトナーの汚染が発生しにくく、耐久による離型性の損失が抑制され、さらに長寿命の定着装置を提供することが可能となる。
【0206】
なお、本発明に用いられる定着装置は、定着部材の離型性を維持するためのオイルを定着部材に塗布するオイル塗布方式の定着装置であっても良いし、オイルレス系の定着装置であっても良く、これらの方式の違いによらず同様に効果を奏する。
【0207】
また、本発明に用いられる定着装置において、加熱体は、通電により発熱するものであれば、通電時の抵抗によって発熱するものに限定されず、例えば通電時の電磁誘導によって発熱する電磁誘導発熱性部材によって形成することもできる。
【0208】
また、本発明に用いられる定着装置は、記録材上のトナーの加熱に広く適用することが可能であり、例えば記録材上の画像を仮定着処理する像加熱装置、つや等の画像表面性を改質する像加熱装置等にも適用することが可能である。
【0209】
また、前述した実施の形態では、伝熱層として円筒状の定着スリーブ13を示したが、本発明に用いられる伝熱層は円筒形状以外の無端形状であっても良い。また伝熱層は、金属製の基層のみから構成されていても良い。
【0210】
また、前述した実施の形態では、定着部材10を加圧部材20に向けて付勢する構成を示したが、本発明はこの構成に限定されず、加圧部材20を定着部材10に向けて付勢しても良く、また定着部材10及び加圧部材20の両方を互いに接近する方向に付勢しても良い。
【0211】
また、前述した実施の形態では、バネに代表されるような、十分な付勢力を発現する加圧手段17による付勢によって定着ニップ部Nを形成する構成を示したが、本発明はこの構成に限定されず、定着部材10と加圧部材20の位置を固定して所望の定着ニップ部Nを形成しても良い。
【0212】
【実施例】
以下に、実施例をあげて本発明をより具体的に説明するが、これは本発明を何ら限定するものではない。また、実施例中「部」は「質量部」を意味する。
【0213】
[結着樹脂製造例]
<高分子量成分C−1の製造例>
・スチレン                       78.5質量部
・アクリル酸−n−ブチル                  20質量部
・メタクリル酸                      1.5質量部
・2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン1.0質量部
4つ口フラスコ内でキシレン200質量部を撹拌しながら容器内を十分に窒素で置換し、120℃に昇温させた後、上記各成分を4時間かけて滴下した。さらにキシレン還流下で重合を行った。このようにして得られた樹脂をC−1とする。
【0214】
<高分子量成分C−2の製造例>
スチレン75質量部、アクリル酸−n−ブチル23質量部、マレイン酸モノブチル2質量部、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン0.6質量部を用い、C−1と同様にして樹脂C−2を得た。
【0215】
<高分子量成分C−3の製造例>
スチレン80質量部、アクリル酸−n−ブチル19質量部、メタクリル酸1質量部、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン2質量部を用い、フラスコ内の温度を130℃に変更した以外はC−1と同様にして樹脂C−3を得た。
【0216】
<高分子量成分C−4の製造例>
スチレン80質量部、アクリル酸−n−ブチル20質量部、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン1質量部を用い、C−1と同様にして樹脂C−4を得た。
【0217】
<高分子量成分C−5の製造例>
スチレン72質量部、アクリル酸−n−ブチル18質量部、メタクリル酸10質量部、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン1質量部を用い、C−1と同様にして樹脂C−5を得た。
【0218】
<高分子量成分C−6の製造例>
スチレン81.8質量部、アクリル酸−n−ブチル18質量部、マレイン酸モノブチル0.2質量部、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン1質量部を用い、C−1と同様にして樹脂C−6を得た。
【0219】
<カルボキシル基含有ビニル樹脂A−1の製造例>
・高分子量成分樹脂C−1                  25質量部
・スチレン                       60.2質量部
・アクリル酸−n−ブチル                  14質量部
・メタクリル酸                      0.8質量部
・ジ−t−ブチルパーオキサイド                2質量部
上記材料のうちモノマー及び重合開始剤をキシレン200質量部中に4時間かけて滴下した。さらに、キシレン還流下で重合を行い、この重合が終了した後に、樹脂成分が25質量部相当になるようにC−1の重合溶液を添加し、減圧下で溶媒を蒸留除去した。このようにして得られた樹脂をA−1とする。
【0220】
<カルボキシル基含有ビニル樹脂A−2の製造例>
高分子量成分樹脂C−2を25質量部、スチレン59.8質量部、アクリル酸−n−ブチル15質量部、メタクリル酸0.2質量部、ジ−t−ブチルパーオキサイド1.5質量部を用い、A−1と同様にして樹脂A−2を得た。
【0221】
<カルボキシル基含有ビニル樹脂A−3の製造例>
高分子量成分樹脂C−3を25質量部、スチレン68質量部、アクリル酸−n−ブチル6質量部、メタクリル酸1質量部、ジ−t−ブチルパーオキサイド5質量部を用い、A−1と同様にして樹脂A−3を得た。
【0222】
<ビニル樹脂A−4の製造例>
高分子量成分樹脂C−4を25質量部、スチレン61質量部、アクリル酸−n−ブチル14質量部、ジ−t−ブチルパーオキサイド2.4質量部を用い、A−1と同様にして樹脂A−4を得た。
【0223】
<カルボキシル基含有ビニル樹脂A−5の製造例>
高分子量成分樹脂C−5を25質量部、スチレン58質量部、アクリル酸−n−ブチル14質量部、メタクリル酸3質量部、ジ−t−ブチルパーオキサイド2.4質量部を用い、A−1と同様にして樹脂A−5を得た。
【0224】
<カルボキシル基含有ビニル樹脂A−6の製造例>
高分子量成分樹脂C−6を50質量部、スチレン42質量部、アクリル酸−n−ブチル8質量部、ジ−t−ブチルパーオキサイド0.7質量部を用い、A−1と同様にして樹脂A−6を得た。
【0225】
<グリシジル基含有ビニル樹脂B−1の製造例>
・スチレン                         75質量部
・アクリル酸−n−ブチル                  18質量部
・メタクリル酸グリシジル                   7質量部
・ジ−t−ブチルパーオキサイド                5質量部
4つ口フラスコ内でキシレン200質量部を撹拌しながら容器内を十分に窒素で置換し、120℃に昇温させた後、上記各成分を4時間かけて滴下した。さらにキシレン還流下で重合を行い、減圧下で溶媒を蒸留除去した。このようにして得られた樹脂をB−1とする。
【0226】
<グリシジル基含有ビニル樹脂B−2の製造例>
スチレン75.7質量部、アクリル酸−n−ブチル20質量部、メタクリル酸グリシジル4.3質量部、ジ−t−ブチルパーオキサイド2質量部を用い、B−1と同様にして樹脂B−2を得た。
【0227】
<グリシジル基含有ビニル樹脂B−3の製造例>
スチレン75.7質量部、アクリル酸−n−ブチル20質量部、メタクリル酸グリシジル4.3質量部、ジ−t−ブチルパーオキサイド10質量部を用い、B−1と同様にして樹脂B−3を得た。
【0228】
<グリシジル基含有ビニル樹脂B−4の製造例>
スチレン60質量部、アクリル酸−n−ブチル20質量部、メタクリル酸グリシジル20質量部、ジ−t−ブチルパーオキサイド5質量部を用い、B−1と同様にして樹脂B−4を得た。
【0229】
樹脂A−1〜A−6を表1に、樹脂B−1〜B−4を表2にそれぞれ示す。
【0230】
【表1】
Figure 2004053622
【0231】
【表2】
Figure 2004053622
【0232】
<実施例1>
カルボキシル基含有ビニル樹脂A−1を95質量部、及びグリシジル基含有ビニル樹脂B−1を5質量部、をヘンシェルミキサーにて混合後、二軸混練押し出し機にて200℃で混練し、冷却粉砕し、結着樹脂1を得た。
【0233】
・上記結着樹脂1                     100質量部
・マグネタイト                       90質量部
・ポリエチレンワックス                    4質量部
・前記構造式(5)で表されるアゾ系鉄化合物          2質量部
上記材料をヘンシェルミキサーで十分に前混合した後、150℃に設定した二軸混練押し出し機によって溶融混練した。得られた混練物を冷却し、カッターミルで粗粉砕した後、ジェット気流を用いた微粉砕機を用いて微粉砕し、得られた微粉砕物をさらに風力分級機で分級し、重量平均径6.3μmの分級微粉体(トナー粒子)を得た。
【0234】
得られた分級微粉体は、グリシジル基含有ビニル樹脂(B−1)を添加していないものに比べ、溶融混練時の溶融粘度の上昇がみられ、架橋反応していることが確認された。さらにトナー化に伴い、カルボキシル基とグリシジル基の反応により架橋成分が生成し、THF不溶分が生成した。
【0235】
このトナー粒子100質量部に負帯電性疎水性シリカ1.2質量部をヘンシェルミキサーで外添混合し、目開き100μmのメッシュで篩い、負帯電性磁性トナー1を調製した。得られたトナー1のGPCにおける分子量分布、重量平均径及び酸価を、発明の実施の形態において述べた方法と同様の方法を用いて測定した。このトナー1の物性を表3に示す。
【0236】
次に、この調製された現像剤を、以下に示すような方法によって評価した。評価結果を表4に示す。
【0237】
[定着試験]
本試験に用いた加熱定着装置の基本的構成として、ヒータ11としては、図4及び図5の構成のものを用いた。即ち、AlNをヒータ基板11aとし、このヒータ基板11a上の定着ニップ部Nと反対方向に、Ag/Pdの導電剤と、マトリックス成分としてのリン酸系ガラスの混合物と、有機溶剤、バインダー、分散剤等とを混合してペースト状にしたものをスクリーン印刷して600℃で焼成したものを通電発熱抵抗層11bとして用いた。また、AlNのヒータ基板11aの定着ニップ部N側には、摺動性の良好なポリイミド層11eを、スクリーン印刷にて10μmの厚さに形成した。
【0238】
また、定着スリーブ13は、内径30mm、厚み50μmの円筒状ステンレス鋼にプライマー層を5μm、PFA樹脂を10μm、それぞれディッピングによって塗布することによって、外径30.13mmの円筒状に形成した。定着スリーブ13の内面の表面粗さRzを2μm、外面の表面粗さRzを2μmとした。
【0239】
また、加圧部材20は、直径20mmのAl芯金21に、シリコーンゴム層を厚み5mmで形成し、さらに外層にはPFAチューブを被覆して形成した。
【0240】
本試験では、画像形成装置の記録材搬送スピードを193mm/secに調整して、ヒータ11の温度を任意に制御できるようにした前記加熱定着装置を用いた。そして、ヒータ11の温度を任意に制御し、ヒータ11の通電発熱抵抗層11bへの通電を開始してから5秒後に、未定着トナー像が形成された記録材Pを定着ニップ部Nに挿入し、各項目に対して確認した。
【0241】
低温定着性については、この前記加熱定着装置を110〜240℃の温度範囲でヒータ11の温度を5℃おきに制御し、普通紙(75g/m)を用いたベタ黒未定着画像の定着をそれぞれの温度で行い、得られた画像を4.9kPaの荷重をかけたシルボン紙で5往復摺擦し、摺擦前後の画像濃度の濃度低下率が10%以下になる定着温度を低温定着性とした。この温度が低いほど低温定着性に優れたトナーである。
【0242】
耐高温オフセット性については、上記の定着条件において、紙上のトナー現像量を0.6mg/cmに設定したベタ黒画像を未定着画像として用い、画像上のオフセット現象による汚れを目視で確認し、発生した温度を耐高温オフセット性とした。この温度が高いほど高温オフセット性に優れたトナーである。
【0243】
耐高温オフセット性の試験は、定着装置の金属スリーブへバイアスを印加した場合と印加しない場合の二通りで行った。バイアス印加の方法は、加圧ローラに500Vの直流バイアスを印加する方法であり、バイアスを印加する場合では金属スリーブを接地した。
【0244】
[現像耐久試験]
市販のレーザービームプリンタLaserJet 4100(A4、24枚/分:Hewlett Packard社製)を、プロセススピード193mm/sec、A4、36枚/分に改造し、A4サイズの画像面積率5%の原稿で、A4サイズの75g/mの転写紙に、常温常湿(23℃、50% RH)環境で5000枚の画出し試験を行い、試験後のベタ黒画像の画像濃度測定を行った。画像濃度は、マクベス濃度計(マクベス社製)でSPIフィルターを使用して反射濃度の測定を行い、測定値の5点平均で算出して求めた。
【0245】
[尾引き]
現像耐久試験と同様の装置を用いて、5mm間隔の横罫線を連続30枚プリントし、30枚目の画像について以下の基準で評価した。紙の進行方向とは逆側に、とげ状又は糸状の小さなささくれ線が横罫線から発生するレベルにより尾引きを判定した。
A:全く尾引きがない
B:軽微な尾引きが数点発生している
C:軽微な尾引きに混じって大きな尾引きが数点発生している
D:大きな尾引きが多数見られる。
【0246】
本尾引き試験は、定着装置の金属スリーブへバイアスを印加した場合と印加しない場合の二通りで行った。バイアス印加の方法は、加圧ローラに500Vの直流バイアスを印加する方法であり、バイアスを印加する場合では金属スリーブを接地した。
【0247】
<実施例2〜5>
表3に記載されているようにトナーの処方を代えた以外は、実施例1と同様の方法を用いてトナー2〜5を製造し、実施例1と同様の方法により物性の測定を行った。トナー物性を表3に示す。これらトナー2〜5について、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表4に示す。
【0248】
<比較例1、2>
表3に記載されているようにトナーの処方を代えた以外は、実施例1と同様の方法を用いてトナー6、7を製造し、実施例1と同様の方法により物性の測定を行った。トナー物性を表3に示す。これらトナー6、7について、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表4に示す。
【0249】
【表3】
Figure 2004053622
【0250】
【表4】
Figure 2004053622
【0251】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、記録材上に未定着トナー画像を形成し、一方で金属製の基層を有する伝熱層をこの伝熱層に接触する加熱体によって加熱し、未定着トナー画像が形成された記録材を加熱した伝熱層に圧接させて未定着トナー画像を記録材に定着させる画像形成方法に、カルボキシル基を有するビニル樹脂とグリシジル基を有するビニル樹脂との混合物、カルボキシル基とグリシジル基とを有するビニル樹脂、及びカルボキシル基とグリシジル基とが反応したビニル樹脂からなるグループから選択される一種以上の樹脂を含有する結着樹脂、及び着色剤を少なくとも含有するトナーを適用することから、より速度の速いプロセススピードにおける定着性が向上し、定着装置へのバイアス印加時においても静電気によるオフセットレベルの向上を図れ、定着尾引きを軽減することができる。
【0252】
本発明では、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定されるテトラヒドロフラン可溶分の分子量分布において、数平均分子量が1,000乃至40,000であり、重量平均分子量が10,000乃至10,000,000であると、定着性、耐オフセット性及び耐ブロッキング性のバランスをとる上でより一層効果的である。
【0253】
本発明では、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定されるテトラヒドロフラン可溶分の分子量分布において、分子量4,000乃至30,000の領域に少なくとも一つのメインピーク、分子量4,000乃至30,000の領域及び分子量50,000乃至10,000,000の領域にそれぞれ少なくとも一つのピーク、分子量4,000乃至30,000の領域及び分子量800,000乃至10,000,000の領域にそれぞれ少なくとも一つのピーク、又は、分子量4,000乃至30,000の領域、分子量50,000乃至800,000の領域、及び分子量800,000乃至10,000,000の領域にそれぞれ少なくとも一つのピークを有すると、定着性、耐オフセット性及び耐ブロッキング性を向上させる上でより一層効果的である。
【0254】
本発明では、結着樹脂は、テトラヒドロフラン不溶分を0.1乃至60質量%含有すると、耐オフセット性を向上させる上でより一層効果的である。
【0255】
本発明では、テトラヒドロフラン可溶成分の酸価が50mgKOH/g未満であると、より良好な現像性、スリーブ及び定着プロセスの汚染を防止する上でより一層効果的である。
【0256】
本発明では、着色剤は磁性酸化鉄であり、結着樹脂100質量部に対して20〜200質量部含有されていると、本発明の優れた効果を奏する磁性一成分トナーを提供することができる。
【0257】
本発明では、重量平均径が2.5〜10μmであると、画像濃度や現像性を向上させる上でより一層効果的である。
【0258】
本発明では、伝熱層は、基層としての円筒状金属素管と、伝熱層の外表面を形成する離型性層と、円筒状金属素管及び離型性層を接着する接着層とを有し、加熱体は、円筒状金属素管の円筒内側に配置され、円筒状金属素管の内外面の表面粗さが3μm以下であり、接着層及び離型性層の厚みの総和が20μm以下であると、より高速な定着を可能とし、さらにこの高速定着に対応し、低温低着性、及び耐高温オフセット性に優れ、かつ優れた現像性を実現する上でより一層効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成装置における一実施の形態を示す概略構成図である。
【図2】図1に示す定着装置の概略構成を示す図である。
【図3】図2に示す定着部材の一例における定着ニップ部近傍を示す図である。
【図4】図2に示す定着部材の他の例における定着ニップ部近傍を示す図である。
【図5】図1に示す定着装置における定着部材と加圧部材の配置例を示す図である。
【図6】本発明に用いられる円筒状金属素管の製造例を説明する図である。
【図7】図5に示す製造例で得られる円筒状金属素管の中間製造物を示す図である。
【図8】図7に示す中間生成物の表面粗さ及び厚みを調整するための加工の一例を説明する図である。
【図9】図7に示す中間生成物の表面粗さ及び厚みを調整するための加工の他の例を説明する図である。
【図10】図8又は図9に示す加工により形成された円筒状金属素管を示す図である。
【図11】本発明に用いられる定着装置の他の実施の形態を示す概略構成図である。
【図12】図11に示す定着装置を正面から見た概略構成図である。
【図13】従来のローラ加熱方式の定着装置の一例を示す概略構成図である。
【図14】従来のフィルム加熱方式の定着装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1 感光体
2 帯電ローラ
3 レーザビーム
4 現像装置
5 転写ローラ
6 定着装置
7 クリーニング装置
8 センサ
10、60 定着部材
11、61 ヒータ
11a ヒータ基板
11b 通電発熱抵抗層
11c、11e 摺動層
11d 保護層
11f、11g 電極部
12、62 ステイホルダ
13 定着スリーブ
13a 部位
14、64 温度検知素子
15 定着入口ガイド
16 駆動ギア
17 加圧手段
18 導電ブラシ
20 加圧部材
21、51 芯金
22、52 弾性層
23、43、53 離型性層
24 バイアス印加手段
25 チップ電極
31 金属平板
32 内型
33 外型
34、39 金属製円筒部材
35 金属製内型
36a 押し当てローラ
36b 軸
36c 固定台
37 押さえ部材
38a〜38c 連続ダイス
39a 凹凸跡
40 定着ローラ
41 ハロゲンランプ
42 中空芯金
44 サーミスタ
50 加圧ローラ
63 定着フィルム
N 定着ニップ部
P 記録材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a toner used in an image forming method such as electrophotography, electrostatic recording, electrostatic printing, and toner jet, and an image forming method and an image forming apparatus using the toner.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In a fixing device provided in an image forming apparatus employing an electrophotographic method, an electrostatic recording method, or the like, a recording material carrying an unfixed toner image is formed by a fixing roller and a pressure roller which rotate while pressing against each other. A fixing device of a roller heating type for fixing a recording material by passing through a nip portion is widely used.
[0003]
This roller heating type fixing device includes, for example, a fixing roller 40 and a pressure roller 50 facing the fixing roller 40 as shown in FIG. The fixing roller 40 is disposed inside the hollow cored bar 42, a release layer 43 covering the outer surface of the hollow cored bar 42, a thermistor 44 for detecting the surface temperature of the fixing roller 40. And a halogen lamp 41 as a heating element. The pressure roller 50 has a cored bar 51, an elastic layer 52 covering the outer peripheral surface of the cored bar 51, and a release layer 53 covering the surface of the elastic layer 52.
[0004]
The hollow cored bar 42 is made of, for example, aluminum and has a thickness of about 1 mm to 4 mm so as to satisfy mechanical strength. The release layer 43 is formed of a high molecular compound such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and perfluoroalkoxytetrafluoroethylene copolymer (PFA) exhibiting excellent releasability. The elastic layer 52 is formed of an elastic member such as a molded product of silicone rubber or a foam of silicone rubber. The fixing roller 40 and the pressure roller 50 are provided so as to be pressed against each other by, for example, a pressure spring (not shown), and form a fixing nip portion N.
[0005]
Examples of the fixing device provided in the image forming apparatus are described in, for example, JP-A-63-313182, JP-A-2-15778, JP-A-4-44075, JP-A-4-204980, and the like. A known film heating type fixing device is known.
[0006]
As shown in FIG. 14, for example, this film heating type fixing device has a fixing member 60 and a pressure roller 50 facing the fixing member 60. The fixing member 60 includes a heating element 61, a stay holder 62 that supports the heating element 61 toward the pressure roller 50, and a heating element 61 and the pressure roller 50 that are interposed between the heating element 61 and the pressure roller 50. It has a fixing film 63 to be sandwiched and a temperature detecting means 64 provided on the back of the heating element 61. The fixing member 60 and the pressure roller 50 are provided so as to be in pressure contact with each other by, for example, a pressure spring (not shown), and form a fixing nip portion N at an opposing portion between the heating element 61 and the pressure roller 50.
[0007]
The heater 61 is, for example, a ceramic heater in which the energized heating resistor layer generates heat when electricity is applied to the energized heating resistor layer, so that the entire heater including the ceramic substrate and the glass protective layer rapidly rises in temperature.
[0008]
The fixing film 63 is, for example, a cylindrical or endless belt-shaped member or a rolled end-shaped web member. The fixing film 63 is heated at the fixing nip portion N by the rotating force of a driving unit or a pressing roller 50 (not shown). And move in the direction of the arrow while sliding. The fixing film 63 is generally formed to be very thin with a thickness of 20 to 70 μm from the viewpoint of improving the heating efficiency from the heating body 61. The fixing film 63 has, for example, a three-layer structure of a film base layer, a conductive primer layer, and a release layer, and is formed of an appropriate polymer material such as a high insulating polymer compound or a fluororesin. I have.
[0009]
Since the fixing device of the roller heating type has a configuration in which the pressing roller and the fixing roller are in pressure contact with each other, some degree of mechanical strength is required to maintain durability. However, when the mechanical strength is increased, the heat capacity of the member increases, and the heating efficiency of the heating body decreases, which is not preferable from the viewpoint of labor saving. On the other hand, when pressure is applied with a weak pressing force in consideration of durability, the fixing property of the toner may be insufficient.
[0010]
The film heating type fixing device has a better heating efficiency than the roller heating type fixing device and is preferable from the viewpoint of labor saving.However, when a polymer compound is used as a material of the fixing film, the heat conductivity is poor, and the process is difficult. There is room for improvement in achieving higher speeds.
[0011]
Further, in the fixing device of the film heating type, when the pressing force is increased, the durability tends to decrease. Also, when the pressing force is reduced, the amount of heating needs to be increased. However, with the increase in the amount of heating, heat is further accumulated in the pressure roller, and for example, a small recording material such as a postcard to an A4 size plain paper. When the recording material is switched to a larger recording material, a high-temperature offset tends to occur at the latter end.
[0012]
Therefore, in order to achieve a good image forming process such as simplification of the configuration, labor-saving operation, further speeding up of the process, etc. by improving the fixing process while achieving both fixing performance and durability, a fixing device is required. Is important, but since the type and structure of the material of the fixing device are easily limited, it is further important to improve the fixing device in accordance with the toner to be used. In particular, from the viewpoint of an offset prevention technology, development of a toner having a large fixing temperature range and a high offset resistance has been desired, largely depending on the characteristics of the toner.
[0013]
For such toners, various devices for improving the binder resin have been tried. For example, JP-A-62-194260, JP-A-6-11890, JP-A-6-222612, In JP-A-7-20654, JP-A-9-185182, JP-A-9-244295, JP-A-9-319410, JP-A-10-87837 and JP-A-10-90943, glycidyl is used. A resin composition comprising a carboxyl group-containing resin using a group-containing resin as a cross-linking agent, and controlling the molecular weight distribution, gel content, acid value, epoxy value, etc., and improving the fixing property and anti-offset property for toner. Binder compositions and toners have been proposed.
[0014]
These toners have an excellent effect on improving the anti-offset property.However, when applied to a system having a high process speed, or when applied to simplify a fixing device or to save energy, low-temperature fixability and the like can be obtained. There is room for further improvement in the hot offset resistance.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a toner which has solved the above-mentioned problems, and an image forming method and an image forming apparatus using the toner.
[0016]
That is, the present invention enables toner to be fixed at higher speed, and furthermore, corresponds to this high-speed fixing, is excellent in low-temperature and low-adhesion properties, and is excellent in high-temperature offset resistance, and has excellent developability, and an image forming method and an image forming apparatus. The task is to provide
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides an image forming process including a fixing process that achieves both good fixing performance and durability and enables further high-speed fixing, and a toner applied to the image forming process.
[0018]
That is, the present invention forms an unfixed toner image on a recording material, and heats a heat transfer layer having a metal base layer by a heater in contact with the heat transfer layer to form an unfixed toner image. A toner used in an image forming method in which a recording material is pressed against a heated heat transfer layer to fix an unfixed toner image on the recording material. The toner contains at least a binder resin and a colorant. A mixture of a vinyl resin having a glycidyl group and a vinyl resin having a, a vinyl resin having a carboxyl group and a glycidyl group, and one or more resins selected from the group consisting of a vinyl resin having a carboxyl group and a glycidyl group reacted. And a toner containing the same.
[0019]
The present invention also provides a method for forming an unfixed toner image on a recording material by using the above toner, and heating a heat transfer layer having a metal base layer by a heater in contact with the heat transfer layer. Provided is an image forming method in which an unfixed toner image is fixed to a recording material by pressing a recording material on which an image is formed to a heated heat transfer layer, and an image forming apparatus applied to the image forming method.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The toner of the present invention is a mixture of a vinyl resin having a carboxyl group and a vinyl resin having a glycidyl group, a vinyl resin having a carboxyl group and a glycidyl group, and a vinyl resin having a carboxyl group and a glycidyl group reacted. It contains at least a binder resin containing at least one selected resin and a colorant.
[0021]
The above-mentioned toner is used to form an unfixed toner image on a recording material, and a heat transfer layer having a metal base layer is heated by a heater in contact with the heat transfer layer to form an unfixed toner image. Excellent low-temperature low-adhesion resistance, high-temperature offset resistance, developability, and quick-start performance are achieved by using an image forming method in which an unfixed toner image is fixed to a recording material by pressing the material against a heated heat transfer layer. It is possible to do.
[0022]
Further, the toner of the present invention preferably has a number average molecular weight of 1,000 to 40,000 in a molecular weight distribution of a tetrahydrofuran (THF) -soluble component measured by gel permeation chromatography (GPC), It is more preferably from 3,000 to 20,000, particularly preferably from 3,000 to 15,000. The weight average molecular weight is preferably from 10,000 to 10,000,000, more preferably from 20,000 to 5,000,000, and particularly preferably from 30,000 to 1,000,000. preferable. The toner of the present invention preferably has the above average molecular weight in order to balance the fixing property, the anti-offset property and the anti-blocking property.
[0023]
Further, in the toner of the present invention, it is preferable that each average molecular weight in the molecular weight distribution is within the above range in order to achieve good fixing property and blocking resistance. When the number average molecular weight is less than 1,000, or when the weight average molecular weight is less than 10,000, the blocking resistance tends to deteriorate, and when the number average molecular weight exceeds 40,000, or when the weight average molecular weight is 10 If it exceeds 3,000,000, it is difficult to obtain a sufficient improvement in fixability.
[0024]
The toner of the present invention preferably has a main peak in a molecular weight range of 4,000 to 30,000 in a molecular weight distribution of THF-soluble components measured by GPC, and has a main peak in a molecular weight range of 5,000 to 20,000. More preferably, it has a main peak. The toner of the present invention preferably has the main peak from the viewpoint of improving the fixing property, the anti-offset property and the anti-blocking property. When the main peak has a molecular weight of less than 4,000, the blocking resistance tends to deteriorate, and when the molecular weight exceeds 30,000, good fixability tends to decrease.
[0025]
Further, the toner of the present invention has at least one peak at a molecular weight of 4,000 to 30,000 in a molecular weight distribution of a THF soluble component measured by GPC, and has a molecular weight of 50,000 to 10,000,000. It preferably has at least one peak. Regarding the latter molecular weight distribution, the molecular weight is more preferably 800,000 to 10,000,000, and more preferably at least one of each of 50,000 to 800,000 and 800,000 to 10,000,000. It is even more preferred to have two peaks.
[0026]
The toner of the present invention preferably has the above-mentioned peak profile in order to improve the fixing property, the offset resistance and the blocking resistance. In the toner of the present invention, having at least one peak at a molecular weight of 4,000 to 30,000 is effective in achieving good fixability and blocking resistance, and a molecular weight of 50,000 to 10,000, Having at least one peak at 000 is effective in achieving a good offset resistance.
[0027]
In the toner of the present invention, when a plurality of molecular weight ranges having peaks are defined, the peak in the molecular weight range of 4,000 to 30,000 is the largest peak (main peak) from the viewpoint of improving fixability. Is preferred.
[0028]
In the above case, the subpeak in the molecular weight range of 800,000 to 10,000,000 is a component generated by the crosslinking reaction of the binder resin, and is effective for improving the offset resistance. When the polymer has a peak in a region having a molecular weight of 100,000 to less than 800,000, a component having a large difference in melt viscosity having a molecular weight of 4,000 to 30,000 and a component having a molecular weight of 800,000 to 10,000,000 are mixed. The dispersibility and the dispersibility of the THF-insoluble component in the toner are improved, and this is effective for improving the developability and the fixing characteristics.
[0029]
In the toner of the present invention, it is preferable that the binder resin contains 0.1 to 60% by mass of a THF-insoluble component from the viewpoint of improving the offset resistance.
[0030]
Further, the THF-insoluble content is more preferably 5 to 60% by mass, still more preferably 7 to 55% by mass, still more preferably 9 to 50% by mass, and 10 to 45% by mass. Is most preferred. It is preferable that the content of the THF-insoluble component be in the above-mentioned range in order to improve the fixability and the anti-offset property in a well-balanced manner, and it is particularly preferable in order to express good releasability.
[0031]
Expressing such good releasability improves the releasability of the fixed image from the fixing member, and prevents the occurrence of jams and the like due to poor fixing separation even when an image comes on the leading end of the recording material. In the event that a jam occurs in the fixing unit and toner adheres to the heat transfer layer, most of the adhered toner can be discharged simply by passing one sheet of the recording material, and the back stain can be removed. It is effective to keep it to a minimum. In particular, when applied to a high-speed machine, the amount of toner offset to a heat transfer layer such as a fixing film is reduced, which is effective in extending the life.
[0032]
When the THF-insoluble content is less than 5% by mass, the manifestation of the above excellent effects starts to decrease, and when it exceeds 60% by mass, not only the fixing property is deteriorated, but also the chargeability in the toner is uneven. Easy to be.
[0033]
Further, in the present invention, the delicate balance of the viscosity of the binder resin generated from the THF-insoluble matter and the GPC characteristics is considered to increase the exposure of the wax to the toner surface when the toner contains wax. Such a mechanism is effective in reducing toner contamination of the heat transfer layer.
[0034]
In the toner of the present invention, it is preferable that the acid value of the tetrahydrofuran-soluble component is less than 50 mgKOH / g from the viewpoint of better developability and preventing contamination of the sleeve and the fixing process.
[0035]
The glass of the present invention preferably has a glass transition temperature (Tg) of 50 to 70 ° C. When the Tg is lower than 50 ° C., the blocking resistance tends to deteriorate, and when the Tg exceeds 70 ° C., the fixing property tends to decrease.
[0036]
Specific examples of the measurement method capable of measuring the molecular weight distribution of the THF-soluble component of the toner of the present invention and the binder resin used in the present invention as measured by GPC will be described below.
[0037]
<Measurement of molecular weight distribution by GPC>
The sample is prepared as follows.
The toner or the binder resin to be measured is placed in THF, left for several hours, shaken sufficiently, mixed well with THF until the measurement object is no longer united, and left to stand for 12 hours or more. At that time, the time of leaving in THF is set to 24 hours or more. Thereafter, the resultant solution is passed through a sample processing filter (pore size: 0.2 to 0.5 μm, for example, Mishori Disc H-25-2 (manufactured by Tosoh Corporation) or the like can be used), and the obtained solution is used as a GPC sample. The sample concentration is adjusted so that the resin component is 0.5 to 5 mg / ml.
[0038]
An RI (refractive index) detector is used as the detector. As the column, it is preferable to combine a plurality of commercially available polystyrene gel columns. For example, a combination of Showex DPC's Shodex GPC KF-801, 802, 803, 804, 805, 806, 807, 800P, and Tosoh Corporation TSKgel G1000H (H XL ), G2000H (H XL ), G3000H (H XL ), G4000H (H XL ), G5000H (H XL ), G6000H (H XL ), G7000H (H XL ), TSKguard column.
[0039]
The column is stabilized in a heat chamber at 40 ° C., and THF is passed through the column at this temperature at a flow rate of 1 ml per minute, and about 100 μl of the THF sample solution is injected and measured.
[0040]
In measuring the molecular weight, the molecular weight distribution of the sample is calculated from the relationship between the logarithmic value of a calibration curve prepared from several types of monodisperse polystyrene standard samples and the count value. As a standard polystyrene sample for preparing a calibration curve, for example, Tosoh Corporation or Showa Denko 2 -10 7 It is appropriate to use at least about 10 standard polystyrene samples.
[0041]
Specific examples of the measurement method capable of measuring the THF-insoluble content of the toner of the present invention and the binder resin used in the present invention as measured by GPC are shown below.
[0042]
<Measurement of THF insoluble content>
0.5 to 1.0 g of the binder resin or the toner is weighed (W1 g), placed in a cylindrical filter paper (for example, No. 86R manufactured by Toyo Roshi Kaisha, Ltd.) and subjected to a Soxhlet extractor. Extraction was performed for 10 hours using 200 ml of THF as a solvent, and the soluble component solution extracted by the solvent was evaporated, followed by vacuum drying at 100 ° C. for several hours, and the amount of the THF soluble resin component was weighed (W2 g). On the other hand, when measuring the THF insoluble content of the toner, the weight of the residual combustion ash in the toner is determined (W3g).
[0043]
Residual ash content is determined by the following procedure. About 2.0 g of a sample is placed in a 30 ml magnetic crucible that has been precisely weighed in advance, and precisely weighed, and the mass (Wa) of the sample is precisely weighed. The crucible is placed in an electric furnace, heated at about 900 ° C. for 3 hours, allowed to cool in an electric furnace, allowed to cool in a desiccator at room temperature for one hour or more, and then accurately weighed. From this, the combustion residue ash (Wb) g is determined. From these results, the residual ash content in the toner is determined by the following equation, and the weight of the residual ash in the sample is determined from this content.
[0044]
(Equation 1)
(Wb / Wa) × 100 = residual ash content (% by mass)
[0045]
The THF-insoluble content is obtained from the following formula (1) in the case of a toner and from the following formula (2) in the case of a binder resin.
[0046]
(Equation 2)
Figure 2004053622
[0047]
[Equation 3]
Figure 2004053622
[0048]
Specific examples of the measurement method capable of measuring the acid value of the THF-soluble component of the toner of the present invention are described below. The basic operation in this measurement example conforms to JIS K-0070. The following measurement example is a method using a toner as an object to be measured, and the acid value of the THF-soluble component of the binder resin can be measured in the same manner.
[0049]
<Measurement of acid value>
A sample 0.5-2.0 (g) is precisely weighed. A pulverized product is used as a sample if necessary. The sample may be used after removing THF-insoluble components such as a colorant and an insoluble component in a binder resin, or the content of the THF-insoluble component may be determined in advance. The weight of the THF-soluble component in the precisely weighed sample is defined as W (g).
[0050]
The sample is placed in a 300 (ml) beaker, and 150 (ml) of a mixed solution of toluene / ethanol (4/1) is added and dissolved. A 0.1 mol / l KOH ethanol solution is titrated to this solution using a potentiometric titrator. More specifically, for example, automatic titration using a potentiometric titrator AT-400 (win workstation) manufactured by Kyoto Electronics Co., Ltd. and an ABP-410 electric burette can be used.
[0051]
The used amount of the KOH solution at this time is defined as S (ml), and at the same time, the blank is measured, and the used amount of the KOH solution at this time is defined as B (ml). From the obtained results, the acid value is calculated by the following equation. f is a factor of KOH.
[0052]
(Equation 4)
Acid value (mgKOH / g) = {(S−B) × f × 5.61} / W
[0053]
Specific examples of the measuring method capable of measuring the glass transition temperature of the toner of the present invention are shown below.
[0054]
<Measurement of glass transition temperature>
The glass transition temperature (Tg) of the toner is measured according to ASTM D3418-82 using a differential scanning calorimeter (DSC measuring device), DSC-7 (manufactured by PerkinElmer) or another model.
[0055]
For the measurement sample, 5 to 20 mg, preferably 10 mg, is precisely weighed. This is put in an aluminum pan, and an empty aluminum pan is used as a reference, and measurement is performed at a temperature rising rate of 10 ° C./min under normal temperature and normal humidity within a measurement temperature range of 30 to 200 ° C. During this heating process, a specific heat change is obtained in the temperature range of 40 to 100 ° C. The intersection of the line of the midpoint between the baseline before and after the specific heat change and the differential heat curve at this time is defined as the glass transition temperature Tg of the toner in the present invention.
[0056]
The toner of the present invention contains a binder resin, and the binder resin contains at least a mixture of a vinyl resin having a carboxyl group and a vinyl resin having a glycidyl group, or contains a vinyl resin having a carboxyl group and a glycidyl group. Or at least a vinyl resin in which a carboxyl group and a glycidyl group have reacted.
[0057]
The mixture of the vinyl resins is obtained by preparing a vinyl resin having a carboxyl group and a vinyl resin having a glycidyl group, and mixing these. The vinyl resin having a carboxyl group and a glycidyl group is obtained, for example, by copolymerizing a vinyl monomer having a carboxyl group and a vinyl monomer having a glycidyl group. The vinyl resin in which the carboxyl group and the glycidyl group have reacted is, for example, a carboxyl group of a vinyl resin having a carboxyl group and a glycidyl group of a vinyl resin having a glycidyl group, and a cyclic ether of the glycidyl group is at least ring-opened. It is obtained by reacting under conditions.
[0058]
The vinyl resin having a carboxyl group can be obtained by copolymerizing a vinyl monomer with one or more monomers having a carboxyl group by a known polymerization method. Examples of the monomer having a carboxyl group, which constitutes the vinyl resin having a carboxyl group, include the following.
[0059]
As the monomer having a carboxyl group, for example, acrylic acid, methacrylic acid, α-ethylacrylic acid, crotonic acid, cinnamic acid, vinyl acetic acid, isocrotonic acid, unsaturated monocarboxylic acids such as tiglic acid and angelic acid, and these α- or β-alkyl derivatives, unsaturated dicarboxylic acids such as fumaric acid, maleic acid, citraconic acid, alkenyl succinic acid, itaconic acid, mesaconic acid, dimethyl maleic acid, dimethyl fumaric acid, monoester derivatives thereof, anhydrides and α -Or β-alkyl derivatives.
[0060]
The monomer having a carboxyl group as described above is used in an amount of 0.1 to 50 parts by mass, preferably 0.1 to 30 parts by mass, more preferably 0.2 to 15 parts by mass based on 100 parts by mass of all the monomers constituting the binder resin. What is necessary is just to add a mass part.
[0061]
The acid value of the vinyl resin having a carboxyl group is preferably 100 mgKOH / g or less. When the acid value of the resin is 100 mgKOH / g or less, a uniform and appropriate balance of toner charging is achieved, and the occurrence of blotches on a developer carrier in a developing device and the acceleration of agglomeration due to excessive charging are suppressed. It is preferable for improving the fluidity, transportability and cleaning property and realizing a smooth developing process. If it exceeds 100 mgKOH / g, the negative chargeability of the binder resin in the toner particles becomes excessive, and the image density may decrease, and fog may increase.
[0062]
The glass transition temperature (Tg) of the vinyl resin having a carboxyl group is preferably 40 to 70 ° C. When the Tg is less than 40 ° C., the blocking resistance of the toner tends to deteriorate, and when it exceeds 70 ° C., the fixing property of the toner tends to deteriorate.
[0063]
The vinyl resin having a carboxyl group preferably has a number average molecular weight of 1,000 to 40,000 from the viewpoint of achieving good fixing properties, and from the viewpoint of achieving good offset resistance and blocking resistance, It is preferable that the weight average molecular weight is 10,000 to 1,000,000.
[0064]
The vinyl resin having a carboxyl group preferably has a low molecular weight component and a high molecular weight component, and from the viewpoint of achieving good fixability, the peak molecular weight of the low molecular weight component is preferably 4,000 to 30,000, From the viewpoint of achieving excellent offset resistance and blocking resistance, the peak molecular weight of the high molecular weight component is preferably from 50,000 to 1,000,000. When both the low molecular weight component and the high molecular weight component satisfy the above range of the molecular weight distribution, both the low-temperature fixing property and the offset resistance can be further enhanced.
[0065]
Further, the vinyl resin having a carboxyl group preferably has a THF-insoluble content of 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less, from the viewpoint of improving the dispersibility of the toner components.
[0066]
Among the vinyl resins having a carboxyl group, examples of a polymerization method that can be used in the present invention as a method for synthesizing a high molecular weight component include a bulk polymerization method, a solution polymerization method, an emulsion polymerization method, and a suspension polymerization method.
[0067]
Among them, the emulsion polymerization method is a method in which a monomer (monomer) almost insoluble in water is dispersed as small particles in an aqueous phase with an emulsifier, and polymerization is carried out using a water-soluble polymerization initiator. In this method, it is easy to control the heat of reaction, and since the phase in which the polymerization is carried out (the oil phase composed of the polymer and the monomer) and the aqueous phase are separate, the termination reaction rate is small, and as a result, the polymerization rate is large. And a high degree of polymerization can be obtained. Further, since the polymerization process is relatively simple, and the polymerization product is fine particles, it is easy to mix with other additives such as a colorant and a charge control agent in the production of the toner. For this reason, there is an advantage in a method for producing a binder resin for a toner.
[0068]
However, the polymer tends to be impure due to the added emulsifier, and an operation such as salting out is required to remove the polymer. To avoid such inconvenience, the suspension polymerization method is advantageous.
[0069]
In the suspension polymerization method, the polymerization is preferably performed with 100 parts by mass or less (preferably 10 to 90 parts by mass) of the monomer based on 100 parts by mass of the aqueous solvent. Examples of usable dispersants include polyvinyl alcohol, partially saponified polyvinyl alcohol, calcium phosphate, and the like, and are generally used in an amount of 0.05 to 1 part by mass based on 100 parts by mass of the aqueous solvent. The polymerization temperature is suitably from 50 to 95 ° C., but is appropriately selected depending on the initiator used and the intended polymer.
[0070]
In order to achieve the object of the present invention, the high molecular weight component may be used as one or more of polyfunctional polymerization initiators as exemplified below, or a polyfunctional polymerization initiator and a monofunctional polymerization initiator. It is preferably produced by the combined use with an agent.
[0071]
Specific examples of the polyfunctional polymerization initiator having a polyfunctional structure include 1,1-di-t-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,3-bis (t-butylperoxyisopropyl). ) Benzene, 2,5-dimethyl-2,5 (t-butylperoxy) hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di- (t-butylperoxy) hexane, tris (t-butylperoxy) Triazine, 1,1-di-t-butylperoxycyclohexane, 2,2-di-t-butylperoxybutane, 4,4-di-t-butylperoxyvaleric acid-n-butyl ester, di- t-butylperoxyhexahydroterephthalate, di-t-butylperoxyazelate, di-t-butylperoxytrimethyladipate, 2,2-bis (4,4- (T-butylperoxycyclohexyl) propane, 2,2-t-butylperoxyoctane, and various polymer oxides having a functional group having two or more polymerization initiation functions such as peroxide groups in one molecule. A functional polymerization initiator, and a polymerization initiation function such as a peroxide group such as diallyl peroxydicarbonate, t-butyl peroxymaleic acid, t-butyl peroxyallyl carbonate and t-butyl peroxyisopropyl fumarate And a polyfunctional polymerization initiator having both a functional group having the formula (1) and a polymerizable unsaturated group in one molecule.
[0072]
Of these, more preferred are 1,1-di-t-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-di-t-butylperoxycyclohexane, di-t-butylperoxy. Hexahydroterephthalate, di-t-butylperoxyazelate, 2,2-bis (4,4-di-t-butylperoxycyclohexyl) propane, and t-butylperoxyallyl carbonate.
[0073]
It is preferable to use these polyfunctional polymerization initiators in combination with a bifunctional or monofunctional polymerization initiator in order to satisfy various performances required as a binder resin for a toner. In particular, it is preferable to use a polymerization initiator having a decomposition temperature lower than that of the polyfunctional polymerization initiator and the polyfunctional polymerization initiator in combination at a decomposition temperature for obtaining a half-life of 10 hours.
[0074]
Specific examples of the bifunctional or monofunctional polymerization initiator include benzoyl peroxide, 1,1-di (t-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, n-butyl-4, Organics such as 4-di (t-butylperoxy) valerate, dicumyl peroxide, α, α′-bis (t-butylperoxydiisopropyl) benzene, t-butylperoxycumene, and di-t-butylperoxide Azo and diazo compounds such as peroxides, azobisisobutyronitrile, and diazoaminoazobenzene are exemplified.
[0075]
These polymerization initiators may be added to the monomer at the same time as the polyfunctional polymerization initiator, but in order to maintain the efficiency of the polyfunctional polymerization initiator properly, the polyfunctional It is preferably added after the half-life indicated by the polymerization initiator has elapsed. From the viewpoint of efficiency, these polymerization initiators are preferably used in an amount of 0.01 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer.
[0076]
A known method can be used as a method for synthesizing the low molecular weight component among the vinyl resins having a carboxyl group. However, in the bulk polymerization method, a polymer having a low molecular weight can be obtained by increasing the termination reaction rate by polymerizing at a high temperature, but there is a problem that the reaction is difficult to control. In this regard, in the solution polymerization method, a low molecular weight polymer can be easily obtained under mild conditions by utilizing the difference in radical chain transfer depending on the solvent and adjusting the amount of the initiator and the reaction temperature. It is preferable in obtaining the low molecular weight component.
[0077]
As a solvent used in the solution polymerization, xylene, toluene, cumene, cellosolve acetate, isopropyl alcohol or benzene is used. If a styrene monomer is used, xylene, toluene or cumene is preferred. The solvent is appropriately selected depending on the polymer to be polymerized. The reaction temperature varies depending on the solvent used, the polymerization initiator, and the polymer to be polymerized, but it is usually preferably from 70 to 230 ° C. In the solution polymerization, it is preferable to perform the polymerization at 30 parts by mass to 400 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solvent. Furthermore, it is also preferable to mix another polymer in the solution at the end of the polymerization, and by performing such an operation, several types of polymers can be mixed.
[0078]
The vinyl resin having a glycidyl group can be obtained by copolymerizing one or more monomers having a glycidyl group and a vinyl-based monomer by a known polymerization method.
[0079]
The monomer having a glycidyl group may be any compound having a vinyl group and an epoxide, and examples thereof include esters of glycidyl alcohol and unsaturated carboxylic acid, and unsaturated glycidyl ethers.For example, glycidyl acrylate, methacrylic acid Glycidyl, -β-methyl glycidyl acrylate, -β-methyl glycidyl methacrylate, allyl glycidyl ether, allyl-β-methyl glycidyl ether and the like can be mentioned. In particular, a glycidyl monomer represented by the following general formula (1) is preferably used.
[0080]
Embedded image
Figure 2004053622
[0081]
The weight average molecular weight (Mw) of the vinyl resin having a glycidyl group is preferably 2,000 to 100,000, more preferably 2,000 to 50,000, and 3,000 to 40,000. More preferably, there is. When Mw is less than 2,000, even if the molecular weight increases in the crosslinking reaction in the binder resin, the molecular chain is frequently cut in the kneading step, and the effect on the offset resistance may be reduced. When Mw exceeds 100,000, the fixing property may be affected.
[0082]
The vinyl resin having a glycidyl group preferably has an epoxy value of 0.01 to 5.0 eq / kg, more preferably 0.01 to 3.0 eq / kg, and more preferably 0.05 to 1.0 eq / kg. It is particularly preferred that it is in the range of 0 eq / kg. If it is less than 0.01 eq / kg, the crosslinking reaction hardly occurs, the amount of the high molecular weight component and the amount of the THF-insoluble component generated is small, and the effect on the offset resistance is reduced. If it exceeds 5.0 eq / kg, the crosslinking reaction is likely to occur, but the molecular chain breakage in the kneading step is large, and the effect on the offset resistance is reduced.
[0083]
The vinyl resin having a glycidyl group has a THF-insoluble content of preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, from the viewpoint of more effectively performing a crosslinking reaction.
[0084]
Specific measurement examples capable of measuring the epoxy value of a vinyl resin having a glycidyl group are shown below. The basic operation in measuring the epoxy value conforms to JIS K-7236.
[0085]
<Measurement of epoxy value>
The sample is precisely weighed to 0.5 to 2.0 (g). The weight of the vinyl resin having a glycidyl group is represented by W (g). A precisely weighed sample is placed in a 300 ml beaker and dissolved in 10 ml of chloroform and 20 ml of acetic acid. To this solution is added 10 ml of tetraethylammonium bromide acetic acid solution. Using a 0.1 mol / l perchloric acetic acid solution, titration is performed using a potentiometric titrator. For this titration, for example, automatic titration using a potentiometric titrator AT-400 (win workstation) manufactured by Kyoto Electronics Co., Ltd. and an ABP-410 electric burette can be used. The used amount of the perchloric acetic acid solution by this titration is defined as S (ml). On the other hand, a blank was measured, and the used amount of the perchloric acid acetic acid solution at this time was defined as B (ml). From these results, the epoxy value is calculated by the following equation. f is a factor of the perchloric acid acetic acid solution.
[0086]
(Equation 5)
Epoxy value (eq / kg) = 0.1 × f × (S−B) / W
[0087]
When both vinyl resins described above are used for the purpose of mixing or reacting, the glycidyl group-containing vinyl resin has a glycidyl group content of 0.1 equivalent to 1 equivalent of the carboxyl group in the carboxyl group-containing vinyl resin. It is preferably used in a mixing ratio of 01 to 100.0 equivalents, preferably 0.03 to 10.0 equivalents, and more preferably 0.05 to 5.0 equivalents. When the glycidyl group is less than 0.01 equivalent, the number of cross-linking points in the binder resin is reduced, and the effect of the cross-linking reaction such as offset resistance is hardly exhibited. When the amount exceeds 100 equivalents, the crosslinking reaction is likely to occur, but the developability may be affected.
[0088]
In the vinyl resin having a carboxyl group and a glycidyl group, the number average molecular weight is preferably from 1,000 to 40,000 in order to achieve good fixability. The weight average molecular weight is preferably 10,000 to 1,000,000 in order to achieve good offset resistance and blocking resistance. By introducing an acid value and an epoxy value as described above to a resin having these molecular weights, a desired resin can be obtained. The vinyl resin preferably has a THF-insoluble content of 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less, in order to improve the dispersibility of the toner constituent material.
[0089]
The toner of the present invention may be subjected to a crosslinking reaction between a carboxyl group and a glycidyl group in the binder resin component in a heating step such as a kneading step in the production step. This crosslinkable component has an advantageous effect on the improvement of offset resistance, developability and durability.
[0090]
Examples of the vinyl monomer copolymerized with a monomer having a carboxyl group and a monomer having a glycidyl group include, for example, styrene; o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, p-methoxystyrene, p-phenylstyrene. , P-chlorostyrene, 3,4-dichlorostyrene, p-ethylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, pn-butylstyrene, p-tert-butylstyrene, pn-hexylstyrene, pn Styrene derivatives such as octyl styrene, pn-nonyl styrene, pn-decyl styrene and pn-dodecyl styrene; ethylenically unsaturated monoolefins such as ethylene, propylene, butylene and isobutylene; butadiene, isoprene Unsaturated polyenes; vinyl chloride, salt Vinyl halides such as vinylidene, vinyl bromide and vinyl fluoride; vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate and vinyl benzoate; methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, and n-butyl methacrylate Α-methylene aliphatic monomers such as isobutyl methacrylate, n-octyl methacrylate, dodecyl methacrylate, methacrylic acid (2-ethylhexyl), stearyl methacrylate, phenyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate and diethylaminoethyl methacrylate Carboxylic esters: methyl acrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, propyl acrylate, n-octyl acrylate, dodecyl acrylate, acrylic acid (2-ethylhexyl) Acrylates such as xyl), stearyl acrylate, acrylic acid (2-chloroethyl) and phenyl acrylate; vinyl ethers such as vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether and vinyl isobutyl ether; vinyl methyl ketone, vinyl hexyl ketone, methyl Vinyl ketones such as isopropenyl ketone; N-vinyl compounds such as N-vinyl pyrrole, N-vinyl carbazole, N-vinyl indole and N-vinyl pyrrolidone; vinyl naphthalenes; acrylic acid derivatives such as acrylonitrile, methacrylonitrile and acrylamide Alternatively, a methacrylic acid derivative or the like can be used. One or more of these vinyl monomers are used.
[0091]
Among these, a combination of monomers that becomes a styrene-based copolymer and a styrene-acryl-based copolymer is preferable. In this case, at least 60% by mass or more of the styrene-based copolymer component or the styrene-acryl-based copolymer component is used. It is preferable to contain it from the viewpoint of fixability and mixing property.
[0092]
As the binder resin used in the toner of the present invention, the following polymers can also be used.
[0093]
Examples of such a polymer include a homopolymer of styrene and a substituted product thereof such as polystyrene, poly-p-chlorostyrene, and polyvinyl toluene; a styrene-p-chlorostyrene copolymer, and a styrene-vinyltoluene copolymer. Styrene-vinyl naphthalene copolymer, styrene-acrylate copolymer, styrene-methacrylate copolymer, styrene-α-chloromethyl methacrylate copolymer, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-vinyl methyl Styrene copolymers such as ether copolymers, styrene-vinyl ethyl ether copolymers, styrene-vinyl methyl ketone copolymers, styrene-butadiene copolymers, styrene-isoprene copolymers, styrene-acrylonitrile-indene copolymers Polymer; polyvinyl chloride, Enol resin, natural modified phenolic resin, natural resin modified maleic resin, acrylic resin, methacrylic resin, polyvinyl acetate, silicone resin, polyester resin, polyurethane, polyamide resin, furan resin, epoxy resin, xylene resin, polyvinyl butyral, terpene resin , Coumarone indene resin, petroleum resin and the like.
[0094]
As the colorant used in the present invention, various known colorants such as a magnetic substance, a non-magnetic dye and a pigment can be used. When the toner of the present invention is applied to a magnetic one-component toner, the toner contains a magnetic substance.
[0095]
Examples of the magnetic substance used in the present invention include iron oxides such as magnetite, maghemite, and ferrite; metals such as iron, cobalt, and nickel; and these metals and aluminum, cobalt, copper, lead, magnesium, tin, zinc, antimony, Alloys of metals such as beryllium, bismuth, cadmium, calcium, manganese, selenium, titanium, tungsten, and vanadium and mixtures thereof are used, and those containing a non-ferrous element on the surface or inside the magnetic material are preferable. Further, the toner of the present invention is preferably a magnetic toner containing 30 to 200 parts by mass of a magnetic substance with respect to 100 parts by mass of the binder resin. In this case, a sufficient coloring effect can be obtained by the magnetic material.
[0096]
Examples of the magnetic material used in the present invention include iron oxides such as magnetite, maghemite, and ferrite; metals such as iron, cobalt, and nickel; and metals such as aluminum, cobalt, copper, lead, magnesium, manganese, selenium, and titanium. An alloy with a metal such as tungsten, vanadium or the like and a mixture thereof are used, and those containing a non-ferrous element on the surface or inside the magnetic material are preferable.
[0097]
As the magnetic material used in the present invention, magnetic iron oxides such as magnetite, maghemite, and ferrite containing different elements and a mixture thereof are preferably used. Among them, lithium, beryllium, boron, magnesium, aluminum, silicon, phosphorus, germanium, titanium, zirconium, tin, lead, zinc, calcium, barium, scandium, vanadium, chromium, manganese, cobalt, copper, nickel, gallium, cadmium, indium It is preferable to be a magnetic iron oxide containing at least one element selected from silver, palladium, gold, mercury, platinum, tungsten, molybdenum, niobium, osmium, strontium, yttrium, technetium, ruthenium, rhodium, and bismuth. . Particularly, lithium, beryllium, boron, magnesium, aluminum, silicon, phosphorus, germanium, zirconium, tin, and a transition metal element of the fourth period are preferable elements.
[0098]
These elements may be taken into the iron oxide crystal lattice, may be taken into the iron oxide as an oxide, or may exist as an oxide or hydroxide on the surface. Among these forms, a preferred form is that contained as an oxide.
[0099]
In some cases, the magnetic iron oxide used in the toner of the present invention may be treated with a silane coupling agent, a titanium coupling agent, titanate, aminosilane, or the like.
[0100]
These magnetic iron oxides are preferably used in an amount of 20 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin from the viewpoint of achieving both the coloring power and the magnetism relating to the developability and the transportability, although they vary depending on the type. More preferably, it is used in an amount of 40 to 150 parts by mass.
[0101]
Examples of the colorant used in the present invention include any suitable pigment or dye in addition to the magnetic iron oxide. For example, examples of the pigment include carbon black, aniline black, acetylene black, naphthol yellow, hansa yellow, rhodamine lake, alizarin lake, bengara, phthalocyanine blue, and indanthrene blue. These are used in an amount necessary and sufficient to maintain the optical density of the fixed image, and the compounding amount varies depending on the type and the like, but may be 0.1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin. More preferably, it is 0.2 to 10 parts by mass.
[0102]
A dye is further used for the same purpose. Examples of the dye include, for example, an azo dye, an anthraquinone dye, a xanthene dye, and a methine dye.The amount of the dye varies depending on the type and the like, but is 0.1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin. And more preferably 0.3 to 10 parts by mass.
[0103]
The toner of the present invention can be used as either a magnetic toner or a non-magnetic toner, but the weight average diameter of 2.5 to 10 μm promotes charging uniformity and reduces aggregation of the toner. This is preferable for improving image density and improving developability by improving fog. In particular, the effect is remarkable in a toner having a weight average diameter of 2.5 to 6.0 μm, and an extremely high-definition image can be obtained. It is preferable that the weight average diameter be 2.5 μm or more, since sufficient image density can be obtained. The weight average diameter can be adjusted by the method and conditions for producing the toner, the classification operation, and the like.
[0104]
The weight average diameter and the particle size distribution of the toner of the present invention can be measured using a Coulter method, and for example, a Coulter Multisizer (manufactured by Coulter Co., Ltd.) can be used. In this measurement method, an electrolytic solution is used. For the electrolytic solution, for example, a 1% NaCl aqueous solution prepared using primary sodium chloride or ISOTON R-II (manufactured by Coulter Scientific Japan) is used. it can.
[0105]
As a measuring method, 0.1 to 5 ml of a surfactant (preferably an alkylbenzene sulfonate) is added as a dispersant to 100 to 150 ml of the aqueous electrolytic solution, and 2 to 20 mg of a measurement sample is further added. This was subjected to a dispersion treatment for about 1 to 3 minutes with an ultrasonic disperser to disperse the sample, and using a 100 μm aperture as an aperture, the volume and the number of 2.00 μm or more toner particles were measured by the measurement device, and the volume distribution and Calculate the number distribution. Then, a weight-based weight average diameter (D4) obtained from the volume distribution according to the present invention is calculated.
[0106]
As channels, 2.00 to less than 2.52 μm; 2.52 to less than 3.17 μm; 3.17 to less than 4.00 μm; 4.00 to less than 5.04 μm; 5.04 to less than 6.35 μm; 8.35 to less than 8.00 μm; 8.00 to less than 10.08 μm; 10.08 to less than 12.70 μm; 12.70 to less than 16.00 μm; 16.00 to less than 20.20 μm; Use 13 channels of less than 40 μm; 25.40 to less than 32.00 μm; 32.00 to less than 40.30 μm.
[0107]
The toner of the present invention may contain a wax. Examples of the wax used in the present invention include paraffin wax and its derivatives, montan wax and its derivatives, microcrystalline wax and its derivatives, Fischer-Tropsch wax and its derivatives, polyolefin wax and its derivatives, carnauba wax and its derivatives, and the like. Can be Derivatives include oxides, block copolymers with vinyl monomers, and graft-modified products.
[0108]
In the toner of the present invention, the total content of these waxes is preferably from 0.1 to 15 parts by mass, more preferably from 0.5 to 12 parts by mass, based on 100 parts by mass of the binder resin. . Further, a plurality of types of waxes may be used in combination.
[0109]
The toner of the present invention preferably contains a charge control agent. For controlling the toner to be negatively charged, for example, an organometallic complex, a chelate compound is effective, a monoazo metal complex, an acetylacetone metal complex, an aromatic hydroxycarboxylic acid, an aromatic dicarboxylic acid-based metal complex, and the like. Examples thereof also include aromatic hydroxycarboxylic acids, aromatic mono- and polycarboxylic acids and their metal salts, anhydrides, esters, and phenol derivatives such as bisphenol. Further, as the charge control agent for controlling the toner to be negatively chargeable, an azo metal complex represented by the following general formula (2) is preferable.
[0110]
Embedded image
Figure 2004053622
[0111]
In the charge control agent represented by the general formula (2), particularly, Fe or Cr is preferable as the central metal, a halogen, an alkyl group, or an anilide group is preferable as the substituent, and hydrogen or an alkali metal ammonium is used as the counter ion. And aliphatic ammonium. Also, a mixture of complex salts having different counter ions is preferably used.
[0112]
Examples of the charge control agent for controlling the toner to have a negative charge include a basic organic acid metal complex represented by the following general formula (3).
[0113]
Embedded image
Figure 2004053622
[0114]
In the charge control agent represented by the general formula (3), Fe, Cr, Si, Zn, and Al are particularly preferable as the central metal, and the substituent is preferably an alkyl group, an anilide group, an aryl group, or a halogen. The counter ion is preferably hydrogen, ammonium or aliphatic ammonium.
[0115]
Among the charge control agents represented by the general formula (3), an azo-based metal complex is more preferred, and an azo-based iron complex represented by the following general formula (4) is most preferred.
[0116]
Embedded image
Figure 2004053622
[0117]
Specific examples of the azo-based metal complex represented by the general formula (4) include the following structural formulas (5) to (10).
[0118]
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Figure 2004053622
[0119]
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Figure 2004053622
[0120]
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[0121]
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Figure 2004053622
[0122]
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Figure 2004053622
[0123]
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Figure 2004053622
[0124]
Examples of the toner that controls the toner of the present invention to have a positive charging property include: denatured products such as nigrosine and a fatty acid metal salt; and tetrabutylammonium-1-hydroxy-4-naphthosulfonate and tetrabutylammonium tetrafluoroborate. Onium salts such as quaternary ammonium salts and phosphonium salts which are analogs thereof, and their lake pigments, triphenylmethane dyes and these lake pigments (as the lake-forming agent, phosphotungstic acid, phosphomolybdic acid, phosphotungsten molybdenum Acid, tannic acid, lauric acid, gallic acid, ferricyanide, ferrocyanide, etc.), metal salts of higher fatty acids; diorganotin oxides such as dibutyltin oxide, dioctyltin oxide, dicyclohexyltin oxide; dibutyltin oxide Over DOO, dioctyl tin borate, diorgano tin borate such as dicyclohexyl tin borate; guanidine compounds, imidazole compounds and the like can be used alone or in combination. Among these, a triphenylmethane compound and a quaternary ammonium salt whose counter ion is not halogen are preferably used.
[0125]
Further, a homopolymer of a monomer represented by the following general formula (11); a copolymer with a polymerizable monomer such as styrene, acrylate or methacrylate described above can be used as a positive charge control agent. . In this case, these charge control agents also act as (all or part of) the binder resin.
[0126]
Embedded image
Figure 2004053622
[0127]
As the positive charge control agent, a compound represented by the following general formula (12) is particularly preferable.
[0128]
Embedded image
Figure 2004053622
[0129]
As a method of incorporating the charge control agent into the toner, there are a method of adding the charge control agent inside the toner and a method of externally adding the charge control agent. The amount of use of these charge control agents is determined by the type of the binder resin, the presence or absence of other additives, the toner manufacturing method including the dispersion method, and is not limited uniquely, The amount is preferably from 0.1 to 10 parts by mass, more preferably from 0.1 to 5 parts by mass, based on 100 parts by mass of the binder resin.
[0130]
In the toner of the present invention, it is preferable that particles having a small particle diameter are externally added to toner particles containing at least a binder resin and a colorant as an external additive. Examples of such external additives include inorganic oxides such as silica, alumina, and titanium oxide, and fine particles having a particle size such as carbon black and carbon fluoride.
[0131]
In particular, silica, alumina, and titanium oxide fine powder are preferred because they have a large effect of improving the fluidity of the toner. From such a viewpoint, the particles of the inorganic oxide preferably have a number average particle diameter of 5 to 200 nm, more preferably 10 to 100 nm.
[0132]
The particles of the inorganic oxide have a specific surface area of 30 m by nitrogen adsorption measured by a BET method. 2 / G or more, preferably 60 to 400 m 2 / G is more preferable. The surface of the inorganic oxide particles may be subjected to a hydrophobic treatment, and the specific surface area of the surface-treated inorganic oxide particles may be 20 m. 2 / G or more, preferably 40 to 300 m 2 / G is more preferable.
[0133]
The amount of the inorganic oxide particles to be applied is preferably 0.03 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the toner particles in order to appropriately coat the surface of the toner particles with the particles.
[0134]
The inorganic oxide particles preferably have a degree of hydrophobicity of at least 30%, more preferably at least 50%, in terms of methanol wettability. Preferred examples of the hydrophobizing agent include a silane compound which is a silicon-containing surface treating agent, and silicone oil.
[0135]
Examples of the silane compound include alkylalkoxysilanes such as dimethyldimethoxysilane, trimethylethoxysilane and butyltrimethoxysilane, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, allyldimethylchlorosilane, hexamethyldisilazane, and allylphenyldichloro. Silane compounds such as silane, benzyldimethylchlorosilane, vinyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, divinylchlorosilane, and dimethylvinylchlorosilane are exemplified. Known silicone oils can be used. The silane compound and the silicone oil can be used in combination.
[0136]
From the viewpoint of improving the developability and durability of the toner, it is also preferable to add another inorganic powder as an external additive to the toner of the present invention. Examples of such inorganic powders include metal oxides such as magnesium, zinc, aluminum, cerium, cobalt, iron, zirconium, chromium, manganese, strontium, tin, and antimony; calcium titanate, magnesium titanate, and strontium titanate. Metal salts such as calcium carbonate, magnesium carbonate and aluminum carbonate; clay minerals such as kaolin; phosphate compounds such as apatite; silicon compounds such as silicon carbide and silicon nitride; carbon powders such as carbon black and graphite. Is mentioned. Among them, zinc oxide, aluminum oxide, cobalt oxide, manganese dioxide, strontium titanate, magnesium titanate and the like are preferable.
[0137]
Further, a lubricant powder such as a fluororesin such as polyethylene fluoride and polyvinylidene fluoride; and a fluorine compound such as carbon fluoride can be added to the toner of the present invention as an external additive.
[0138]
The toner of the present invention can be manufactured by a known method. As a method for producing the toner of the present invention, after sufficiently mixing the above-mentioned toner components with a ball mill or other mixer, the mixture is kneaded well using a heat kneader such as a hot roll kneader or an extruder, and cooled and solidified. Thereafter, a method of mechanically pulverizing and classifying the pulverized powder is preferable.
[0139]
Another method is a polymerization method in which a predetermined material is mixed with a monomer to form a binder resin to form an emulsified suspension and then polymerized to obtain a toner. In the microcapsule toner, a method in which a predetermined material is contained in a core material and / or a shell material; a method in which a constituent material is dispersed in a binder resin solution and then spray-dried to obtain a toner.
[0140]
Further, a desired external additive can be sufficiently mixed with the toner particles obtained by the above-described methods, if necessary, using a mixer such as a Henschel mixer to produce the toner of the present invention.
[0141]
The equipment used for producing the toner of the present invention is not particularly limited. For example, as a mixer, a Henschel mixer (manufactured by Mitsui Mining); a super mixer (manufactured by Kawata); a ribocorn (manufactured by Okawara Seisakusho) ); Nauta mixer, turbulizer, cyclomix (manufactured by Hosokawa Micron); spiral pin mixer (manufactured by Taiheiyo Kiko); and Ledige mixer (manufactured by Matsubo).
[0142]
Examples of the kneading machine include a KRC kneader (manufactured by Kurimoto Iron Works); a bus co-kneader (manufactured by Buss); a TEM type extruder (manufactured by Toshiba Machine Co.); PCM kneader (Ikegai Iron Works); three roll mill, mixing roll mill, kneader (manufactured by Inoue Seisakusho); Kneedex (manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.); MS type kneader, nider ruder (manufactured by Moriyama Seisakusho) A Banbury mixer (manufactured by Kobe Steel Ltd.).
[0143]
Examples of the pulverizer include a counter jet mill, a micron jet, an inomaizer (manufactured by Hosokawa Micron); an IDS-type mill, a PJM jet pulverizer (manufactured by Nippon Pneumatic), a cross jet mill (manufactured by Kurimoto Iron Works), and Urmax. (Manufactured by Nisso Engineering); SK Jet O Mill (manufactured by Seishin Enterprise); Kryptron (manufactured by Kawasaki Heavy Industries); turbo mill (manufactured by Turbo Industries); super rotor (manufactured by Nisshin Engineering). .
[0144]
Classifiers include, for example, Crasheal, Micron Classifier, Spedd Classifier (manufactured by Seishin Enterprise); Turbo Classifier (manufactured by Nisshin Engineering); micron separator, turboplex (ATP), TSP separator (manufactured by Hosokawa Micron) Elbow Jet (manufactured by Nippon Steel Mining Co., Ltd.), Dispersion Separator (manufactured by Nippon Pneumatic Industries Co., Ltd.); and YM Micro Cut (manufactured by Yaskawa Corporation).
[0145]
Examples of the sieving apparatus used for sifting coarse particles and the like include Ultrasonic (manufactured by Koei Sangyo Co., Ltd.); Resona Sieve, Gyro Shifter (manufactured by Tokuju Kosakusho); Vibrasonic System (manufactured by Dalton); Turbo Screener (manufactured by Turbo Kogyo); Microshifter (manufactured by Makino Sangyo); circular vibrating sieve.
[0146]
Next, the image forming method of the present invention will be described.
The image forming method of the present invention uses the above-described toner of the present invention and forms an unfixed toner image on a recording material, while contacting a heat transfer layer having a metal base layer with the heat transfer layer. It is characterized in that an unfixed toner image is fixed on the recording material by heating the recording material on which the unfixed toner image has been formed, by pressing the recording material on the heated heat transfer layer.
[0147]
In the image forming method of the present invention, the steps up to forming an unfixed toner image on a recording material are not particularly limited, except that the above-described toner of the present invention is used. In the image forming method of the present invention, for example, charging of a photoreceptor, formation of an electrostatic latent image, development of an electrostatic latent image with toner, transfer of a toner image to a recording material, and the like are performed on a recording material in an undetermined manner. A toner image can be formed. Further, in the image forming method of the present invention, other steps may be further adopted, for example, a cleaning step for removing the toner on the photoconductor after the transfer, and a development step for collecting the toner on the photoconductor at the time of development. A cleaning step, an intermediate transfer step when applied to full-color image formation, a cleaning step of the intermediate transfer body, a pre-exposure step for equalizing the surface potential of the photoconductor before charging, and the like can be arbitrarily adopted.
[0148]
In the image forming method of the present invention, a fixing device using a heat transfer layer having a metal base layer on a film in the above-described film heating type fixing device can be suitably used. That is, in the image forming method of the present invention, the heat transfer layer has a cylindrical metal tube as a base layer, and the heating element is disposed inside the cylinder of the cylindrical metal tube, and is connected to the heating element via the heat transfer layer. By passing the recording material on which the unfixed toner image has been formed through a fixing nip formed between the pressure member and the heat transfer layer which are disposed opposite to and in contact with the heat transfer layer, Is preferably pressed against the heat transfer layer.
[0149]
According to the image forming method of the present invention, it is possible to perform heat fixing with high thermal efficiency corresponding to high speed of the image forming apparatus by contact heating the heat transfer layer having good thermal conductivity from the inside with a heating element. Become.
[0150]
Further, in the image forming method of the present invention, since the heating efficiency at the time of fixing is good, it is possible to shut off the power supply to the heating element during standby when the image forming apparatus is not receiving a print signal. This is preferable for realizing energy-saving heat fixing.
[0151]
Further, according to the image forming method of the present invention, even when the power of the image forming apparatus is turned on from the room temperature state, the print signal can be received immediately, so that the operator does not have to wait. That is, even when the image forming apparatus is operated at high speed, the quick start property is excellent, and the first print time can be fixed quickly.
[0152]
Further, in the image forming method of the present invention, by using a heat transfer layer having a metal base layer having high rigidity as compared with a resin film, it is possible to set a high pressing force, and furthermore, it is possible to set a high speed of the image forming apparatus. It is possible to respond to the change.
[0153]
Further, in the image forming method of the present invention, when the heating body is disposed in contact with the heat transfer layer, if the surface of the heating body is a resin member such as a heat-resistant polyimide resin, the heat transfer layer is formed on the heating body surface. It is preferable for smooth sliding and realization of high durability heat fixing.
[0154]
Further, in the image forming method of the present invention, it is preferable to perform a circumferential streak processing on the cylindrical metal tube in a predetermined range in order to smooth the rotation of the cylindrical metal tube and suppress damage to the heating body. .
[0155]
In the image forming method of the present invention, a bias having a polarity opposite to that of the toner is applied to the pressure roller at the time of fixing, and the heat transfer layer is grounded or diode-connected. It is preferable in order to prevent that. This makes it possible to further improve the durability without the problem that the heat transfer layer is stained by the durability.
[0156]
The fixing method employed in the present invention tends to cause tailing in a high-speed process. Tail is a phenomenon that occurs when the toner image passes through the fixing nip portion and air between the toner images is ejected together with the toner. By increasing the bias with respect to the tailing, the toner shape on the recording material acts in a direction to attract the recording material, and the toner can be more strongly influenced than the ejection of air between toner images. It is effective in suppressing the occurrence. On the other hand, increasing the bias makes it easier for some of the low-charge toner and the unstablely-charged toner charged to the opposite polarity to fly to the heat transfer layer, causing the occurrence of offset due to static electricity. easy.
[0157]
However, since the toner of the present invention described above hardly causes high-temperature offset, the offset is hardly induced even when the bias is applied and used in the image forming method of the present invention. Further, since the toner of the present invention can obtain good transfer, the toner is attracted to the previous recording material to a level not affected by the ejection of air between toner images, and the offset when no bias is applied can be reduced. As described above, in the image forming method of the present invention, both the anti-offset property and the prevention of tailing can be achieved by employing the above-described toner and fixing method.
[0158]
The image forming method of the present invention can be realized by appropriately combining known members and means. More specifically, the image forming method of the present invention can be realized by performing a modification for mounting a fixing device for realizing the above-described fixing process on a known image forming apparatus. An image forming apparatus according to the present invention, which is an image forming apparatus suitable for realizing the image forming method according to the present invention, will be described below.
[0159]
The image forming apparatus of the present invention uses the above-described toner of the present invention, and includes a unit that forms an unfixed toner image on a recording material and a fixing device that fixes the unfixed toner image on the recording material. In the image forming apparatus, the fixing device includes a heating element, a pressing member provided to face the heating element, and a heat transfer layer interposed between the heating element and the pressing member and heated by the heating element. The heating element is disposed in contact with the heat transfer layer, the heat transfer layer has a metal base layer, and the pressing member is disposed in contact with the heat transfer layer at a portion facing the heating element. I have.
[0160]
In the image forming apparatus of the present invention, it is preferable that the metal base layer is a cylindrical metal tube and the heating element is disposed inside the cylinder of the cylindrical metal tube.
Hereinafter, the image forming apparatus of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings.
[0161]
As shown in FIG. 1, for example, an image forming apparatus according to the present invention includes a photosensitive member 1, a charging roller 2 disposed in contact with the photosensitive member 1 to charge the photosensitive member 1, and a laser on the surface of the charged photosensitive member 1. An electrostatic latent image forming means (not shown) for irradiating the beam 3 to form an electrostatic latent image, and a developing device for supplying the toner of the present invention to the photosensitive member 1 on which the electrostatic latent image has been formed to form a toner image An apparatus 4, a transfer roller 5 for transferring a toner image formed on the photoconductor 1 to a recording material P to form an unfixed toner image on the recording material P, and an unfixed toner formed on the recording material P The image forming apparatus includes a fixing device 6 that fixes an image on the recording material P, a cleaning device 7 that removes toner remaining on the photoconductor 1 after the transfer, and a sensor 8 that detects the position of the recording material P.
[0162]
The photoreceptor 1 is formed by forming a photosensitive material such as OPC, amorphous Se, amorphous Si or the like in a layer on a cylindrical base material such as aluminum or nickel. The charging roller 2 and the transfer roller 5 are formed by covering the peripheral surface of a core metal with a conductive elastic layer. A power source (not shown) is connected to the core metal so that a desired voltage can be applied to each roller. It is configured. The electrostatic latent image forming unit is a unit that irradiates a laser beam 3 according to information of an image to be formed. The developing device 4 includes a developing container for storing the toner and a developer carrier rotatably provided at the opening of the developing container, and supplies the toner on the developer carrier to the photoconductor 1. The configuration of the developing device 4 is selected according to the type of toner and a desired developing method. The cleaning device 7 has a waste toner container and an elastic cleaning blade that comes into contact with the photoconductor 1. The fixing device 6 will be described later.
[0163]
In the image forming apparatus, the photoreceptor 1 is driven to rotate in the direction of the arrow, and its surface is first uniformly charged by a charging roller 2 as a charging device. Next, scanning exposure is performed by a laser beam 3 that is ON / OFF controlled according to image information, and an electrostatic latent image is formed. This electrostatic latent image is developed and visualized by the developing device 4. As a development method, a jumping development method, a two-component development method, an FEED development method, or the like is used, and a development method combining image exposure and reversal development is also used. The visualized toner image is transferred from the photosensitive member 1 onto the recording material P conveyed at a predetermined timing by a transfer roller 5 as a transfer device. When the recording material P is conveyed to the transfer roller 5, the sensor 8 detects the leading end of the recording material P so that the image forming position of the toner image on the photoreceptor 1 matches the writing start position of the leading end of the recording material P. , And the timing is adjusted.
[0164]
The recording material P conveyed at a predetermined timing is nipped and conveyed by the photoconductor 1 and the transfer roller 5 with a constant pressing force. The recording material P to which the toner image has been transferred is conveyed to the fixing device 6 and fixed.
[0165]
On the other hand, the transfer residual toner remaining on the photoconductor 1 is removed from the surface of the photoconductor 1 by the cleaning device 7.
[0166]
The fixing device 6 includes a fixing member 10 and a pressing member 20, as shown in FIG. The fixing member 10 and the pressing member 20 are pressed against each other to form a fixing nip N. The recording material P is appropriately supplied by a supply unit (not shown) in FIG. 2, and is conveyed along a heat-resistant fixing entrance guide 15 to a fixing nip N formed by the fixing member 10 and the pressing member 20.
[0167]
The fixing member 10 includes a heater 11 as a heating element, a heat-insulating stay holder 12 that supports the heater 11 toward the pressing member 20, a heater 11 and the stay holder 12, and includes the heater 11 and the pressing member 20. The fixing device includes a cylindrical fixing sleeve 13 having a part of its peripheral surface held therebetween, and a temperature detecting element 14 for detecting the temperature of the heater 11.
[0168]
The pressing member 20 has a cylindrical core 21, an elastic layer 22 formed on the peripheral surface of the core 21, and a release layer 23 formed on the peripheral surface of the elastic layer 22. . The elastic layer 22 can be formed of heat resistant rubber such as silicone rubber or fluorine rubber, or a foam of heat resistant rubber. The release layer 23 can be formed of a film or tube of a resin compound having excellent heat resistance and release properties, such as PFA, PTFE, and FEP (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer).
[0169]
The heater 11 is provided inside the fixing sleeve 13 and performs heating at the fixing nip N, thereby melting the toner on the recording material P and fixing the toner image. FIG. 3 shows a configuration near the heater 11. The heater 11 has a heater substrate 11a, an energized heating resistor layer 11b supported on the surface of the heater substrate 11a, and a sliding layer 11c that covers the energized heating resistor layer 11b on the heater substrate 11a. In addition. A temperature detecting element 14 such as a thermistor for detecting the temperature of the heater 11 is usually arranged in the heater 11.
[0170]
The heater substrate 11a is made of a material having heat resistance and insulating properties, such as high-insulation ceramics such as alumina and AlN (aluminum nitride), and heat-resistant resins such as polyimide, PPS (polyphenylene sulfide), and liquid crystal polymer. Can be formed.
[0171]
The current-carrying resistance layer 11b is made of, for example, Ag / Pd (silver palladium), RuO 2 , Ta 2 Using a material that generates heat when energized, such as N, is applied along the longitudinal direction of the heater substrate 11a in a linear or narrow band shape with a thickness of about 10 μm and a width of about 1 to 5 mm by a method such as screen printing. Can be formed.
[0172]
The sliding layer 11c is a thin layer formed on the surface of the heat-generating resistance layer 11b, and slides with the fixing sleeve 13 such as a fluororesin layer, polyimide, polyamideimide, or PEEK (polyetheretherketone). It can be formed by a known method using a heat-resistant resin compound capable of withstanding rubbing.
[0173]
When AlN (aluminum nitride) having good thermal conductivity is used as the heater substrate 11a, as shown in FIG. 4, the heating resistor layer 11b is opposite to the fixing nip portion N with respect to the heater substrate 11a. It may be formed on the side. In this case, the heater 11 has a heater substrate 11a, a current-carrying resistance layer 11b, a protective layer 11d, and a sliding layer 11e. The temperature detecting element 14 is arranged inside the fixing sleeve 13 in contact with the heater 11 as in FIG. The protective layer 11d is provided in order to satisfy a withstand voltage between the current-carrying resistance layer 11d and the temperature detecting element 14, and is made of a material having heat resistance and insulation such as a glass coat or a fluororesin layer. Can be formed. The sliding layer 11e can be formed similarly to the sliding layer 11c.
[0174]
When the shape of the heater 11 on the fixing nip portion N side of the heater 11 is a curved surface, the bending load on the fixing sleeve 13 when passing through the surface of the heater 11 is reduced, which is preferable in forming a long-life fixing member. As such a heater 11, for example, an insulating layer and a current-carrying resistance layer are sequentially laminated on the side opposite to the fixing nip portion N of the heater substrate, and the heater substrate has a shape in which the fixing nip portion N side is curved in the same direction as the fixing sleeve. Heater.
[0175]
The stay holder 12 is a heat insulating member that holds the heater 11 and prevents heat radiation in a direction opposite to the fixing nip portion N, and can be formed of a liquid crystal polymer, a phenol resin, PPS, PEEK, or the like. The stay holder 12 may be formed in a shape that forms a track of the moving fixing sleeve 13. In this case, the shape of the stay holder 12 may be formed according to the form of the heat transfer layer to be used. In such a case, a small amount of a lubricant such as heat-resistant grease is interposed on the surfaces of the heater 11 and the stay holder 12 to reduce the frictional resistance between the heater 11 and the stay holder 12 and the fixing sleeve 13. This is preferable in that the fixing sleeve 13 can be smoothly rotated.
[0176]
The fixing sleeve 13 is loosely fitted to the stay holder 12 with a margin, and is disposed rotatably in the direction of the arrow.
[0177]
The fixing sleeve 13 is a heat transfer layer formed in a cylindrical shape, and is formed by a cylindrical metal tube, a release layer, and an adhesive layer that bonds the cylindrical metal tube and the release layer. Can be. The fixing sleeve 13 is a metal sleeve having a small heat capacity, and is formed to a thickness of 100 μm or less to enable quick start. The fixing sleeve 13 may be formed using a metal layer having heat resistance and high thermal conductivity, such as a metal member such as SUS, Al, Ni, Cu, Zn, or an alloy member containing these metals, as a base layer. it can.
[0178]
The cylindrical metal tube is a metal base layer in the heat transfer layer, has sufficient strength to constitute a long-life heat fixing device, from the viewpoint of constituting a metal sleeve excellent in durability. It preferably has a thickness of 20 μm or more. That is, the thickness of the fixing sleeve 13 is preferably 20 μm or more and 100 μm or less.
[0179]
The release layer is a layer coated on the surface of the cylindrical metal tube in order to further prevent offset and ensure the separating property of the recording material. For example, the release layer is made of PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (tetrafluoroethylene). Ethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), FEP (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer), ETFE (ethylene-tetrafluoroethylene copolymer), CTFE (polychlorotrifluoroethylene), PVDF (polyvinylidene) It can be formed of one or two or more kinds of heat-resistant resins having good releasability, such as a fluororesin such as fluoride) and a silicone resin.
[0180]
The adhesive layer is a layer for supporting and fixing the releasable layer to the surface of the cylindrical metal pipe, and the releasable layer itself or a material before processing the releasable layer is formed of the cylindrical metal pipe. There is no particular limitation as long as it can be adhered to the surface. Such an adhesive layer includes, for example, a primer layer. As the formation of the release layer using the adhesive layer, for example, after the primer layer is applied to the outer surface of a cylindrical metal pipe, the above dipping, powder spraying is performed. Etc. to form a release layer. The adhesive layer may be unnecessary depending on the form of the releasable layer, such as, for example, covering a surface of a cylindrical metal tube with a releasable layer formed in a tubular shape. good.
[0181]
The total thickness of the release layer and the adhesive layer is preferably 20 μm or less in order to improve the heating efficiency at the time of fixing and maintain the durability.
[0182]
As shown in FIG. 5, the fixing member 10 presses a part of the stay holder 12 or a member attached to the stay holder 12 by fitting or the like at both ends in the longitudinal direction of the fixing member 10 by pressing a spring or the like. By being urged toward the pressing member 20 by the means 17, it is arranged in contact with the pressing member 20 to form a desired fixing nip portion N.
[0183]
Electrodes 11f and 11g are formed at the longitudinal end of the heater substrate 11a, and the voltage applied to the current-carrying resistance layer 11b is applied from these electrodes. That is, by appropriately controlling the duty ratio, wave number, and the like of the voltage applied to the energized heating resistance layer 11b in accordance with the signal of the temperature detecting element 14, the temperature in the fixing nip portion N is kept substantially constant, and the recording material P Heating necessary to fix the upper toner image is performed. DC conduction from the temperature detection element 14 to a temperature control unit (not shown) is achieved by a connector (not shown) via a DC conduction unit (not shown) and a DC electrode unit.
[0184]
The drive gear 16 is attached to the end of the metal core 21 of the pressing member 20, and the pressing member 20 is rotationally driven by such a configuration, and the friction between the surface of the pressing member 20 and the surface of the fixing sleeve 13 is generated. The fixing sleeve 13 is driven to rotate at a predetermined speed.
[0185]
In the present invention, it is preferable that the surface roughness of the inner surface of the cylindrical metal tube be 3 μm or less in order to suppress the contact heat resistance and improve the heat transfer to the fixing nip. Further, it is preferable that the surface roughness of the outer surface of the cylindrical metal tube be 3 μm or less in order to realize good fixability.
[0186]
Here, the surface roughness of the inner and outer surfaces of the fixing sleeve 13, the thickness of the release layer, and the like will be described below.
[0187]
First, the inner surface of the fixing sleeve 13 contacts the heater 11 with a predetermined contact width and transfers the heat generated from the heater 11 to the fixing nip N. The surface roughness of the inner surface of the fixing sleeve 13 that contacts and conducts heat with the heater 11 greatly affects thermal efficiency. In particular, when the contact thermal resistance between the surface of the sliding layer (11c or 11e) of the heater 11 and the inner surface of the fixing sleeve 13 increases, thermal efficiency deteriorates, and fixing failure easily occurs. Even if thermal conductive grease or the like is interposed, it is preferable to suppress the surface roughness to a predetermined value or less in order to configure a fixing device having high thermal efficiency.
[0188]
In the case where a release layer is formed on the outer surface of the fixing sleeve 13, the release layer is generally formed of a fluororesin, and the thermal conductivity of the release layer is extremely higher than that of the fixing sleeve 13. Lower. Therefore, if the release layer is formed too thick, heat conduction will be deteriorated, and it will not be possible to supply sufficient heat to the toner image on the recording material P at the fixing nip portion N for speeding up the image forming apparatus. Therefore, it is necessary to form a thin release layer on the fixing sleeve 13. Therefore, it is necessary to suppress the surface roughness of the outer surface of the fixing sleeve 13 to a predetermined value or less.
[0189]
That is, in the thin release layer, the effect of relaxing the surface roughness of the outer surface of the fixing sleeve 13 is small, and the surface roughness of the outer surface of the fixing sleeve 13 after the formation of the release layer is smaller than that before the formation of the release layer. It is equivalent or slightly smaller. Therefore, if the surface roughness of the cylindrical metal tube is large, the surface roughness becomes large even after the release layer is formed, and the adhesion to the recording material P at the fixing nip N is not sufficiently obtained, and the fixing is performed. The possibility of causing defects increases.
[0190]
From the above, a sufficient fixing performance can be obtained by setting the surface roughness of the outer surface of the fixing sleeve 13 to a predetermined value or less, and coating and forming the release layer including the primer layer as an adhesive layer with a thickness of the predetermined value or less. Thus, it is possible to cope with an increase in speed of the image forming apparatus.
[0191]
If the fixing sleeve 13 achieves a surface roughness equal to or less than a predetermined value by forming an appropriate uneven shape in the circumferential direction of the fixing sleeve 13, the rotation of the fixing sleeve 13 can be made smoother, and the surface of the heater 11 can be made smoother. This is preferable in that the release layer coated on the surface is hardly damaged, and the heat-fixing fixing sleeve 13 with high durability and high speed can be provided.
[0192]
An example from the production of the fixing sleeve 13 to the surface processing will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 6, the fixing sleeve 13 is formed by deep drawing a metal flat plate (plank) 31 with a circular inner die (punch) 32 and a cylindrical container-shaped outer die (die) 33. A cup-shaped metal cylindrical member 34 as shown in FIG. 7 is manufactured.
[0193]
As the metal flat plate 31, a metal flat plate of SUS, Al, Ni, Cu, Zn or the like having a thickness of about 0.1 mm to 0.5 mm, or a metal flat plate of an alloy containing these metals is used. The inner mold 32 and the outer mold 33 are, for example, dies in which a surface of a metal material is subjected to super hard plating or the like, and the inner mold 32 is a circular inner mold in a general deep drawing method. The outer shape of a cylindrical container in a general deep drawing method is used.
[0194]
6, the metal plate 31 is sandwiched between the inner mold 32 and the outer mold 33, and the inner mold 32 is pushed in the direction of the arrow in the direction of the arrow. A high-viscosity lubricating oil or a solid lubricant such as graphite or molybdenum disulfide is interposed between the metal plate 31 and the outer mold 33 to improve drawability. The above process is usually performed about 2 to 4 times by deep drawing with different molds.
[0195]
Next, ironing is performed so that the metal cylindrical member 34 is formed to a predetermined thickness. As the ironing process, any process such as rolling, drawing, drawing, etc. may be performed in the middle, but as the final process, the circumferential direction of the metal cylindrical member 34 is processed by the following processing method. Is subjected to processing having irregularities equal to or less than a predetermined value.
[0196]
As a process for forming the metal cylindrical member 34 with irregularities equal to or less than a predetermined value in the circumferential direction, there is a processing method as shown in FIGS. FIG. 8 shows a general drawing spinning process in which a pressing roller 36a rotatably mounted on a shaft 36b mounted on a fixed base 36c is always separated from the metal inner mold 35 by a predetermined distance. Press in the direction of the metal inner mold 35. A metal cylindrical member 34 is fitted into the metal inner mold 35, and the cup-shaped bottom of the metal cylindrical member 34 is fixed to the metal inner mold 35 by a pressing member 37.
[0197]
In this state, the metal inner mold 35, the metal cylindrical member 34, and the pressing member 37 are gradually fed rightward on the paper while rotating in the direction of the arrow in the figure. From the end, a rotatable roller is pressed against the metal inner mold 35 at a predetermined distance. As a result, the thickness of the metal cylindrical member 34 is gradually reduced by ironing from the end of the metal cylindrical member 34, and finally, as shown in FIG. 10, the cup-shaped metal cylindrical member processed to a predetermined thickness of the fixing sleeve 13. 39 is formed by ironing. The metal cylindrical member 39 has a trace 39a of the roller pressing at the time of drawing and spinning in the circumferential direction. Finally, the fixing sleeve 13 is obtained by cutting off the cup-shaped bottom of the metal cylindrical member 39.
[0198]
Further, as shown in FIG. 9, instead of the pressing roller, a metal inner mold 35 and a pressing member 37 are fixed inside continuous dies 38a, 38b, and 38c each having a smaller inner diameter in a stepwise manner. While rotating the metal cylindrical member 34, a method may be used in which the thickness is reduced by feeding and ironing to give a circumferential uneven shape. In addition, any ironing processing method may be used as long as it can form irregularities of a predetermined amount or less in the circumferential direction of the fixing sleeve 13 such as a spatula drawing process.
[0199]
In the case where the recording material P on which an unfixed image is formed is heated and fixed using the fixing sleeve 13 manufactured by the above-described manufacturing method, it is preferable to suppress the circumferential irregularities to 3 μm or less from the viewpoint of heat conduction.
[0200]
By forming irregularities of 3 μm or less in the circumferential direction of the fixing sleeve 13, the rotational driving load of the fixing device is suppressed low, the rotation is smooth, and the resin coating of the heater that contacts the inner surface of the cylindrical metal pipe is durable. It is preferable to suppress damage and achieve higher durability and higher speed of the fixing device. Further, the surface roughness Rz in the longitudinal direction is set to 3 μm or less, and the relationship with the surface roughness Rz ′ in the circumferential direction is Rz. > Rz ′ is more preferable.
[0201]
Further, by forming a potential difference between the fixing sleeve 13 and the pressing member 20 and setting the fixing sleeve 13 to a grounded state or a grounded state via a diode, it is difficult for paper powder or toner to adhere to the fixing sleeve 13. It is preferable to provide a fixing device that maintains the releasability through durability.
[0202]
FIGS. 11 and 12 show an example of a fixing device more preferable as an embodiment of the present invention.
[0203]
11 and 12, the elastic layer 22 of the pressing member 20 is a conductive elastic layer made of conductive silicone rubber, conductive silicone sponge, or the like, and includes a core metal 21 or a conductive elastic layer 22. Then, a bias having a polarity opposite to that of the toner image is applied by a bias applying unit 24 via a chip electrode 25 made of a conductive carbon chip or the like. FIG. 1 shows an image forming apparatus in which toner is negatively charged in a developing unit, and shows a configuration in which a positive bias is applied to the metal core 21. Therefore, in the case of an image forming apparatus in which the toner is positively charged in the developing unit, a negative bias is applied to the metal core 21.
[0204]
Further, in the figure, at the end of the fixing sleeve 13, a primer layer as an adhesive layer, a portion 13a where a cylindrical metal pipe not coated with a release layer made of a fluororesin layer is exposed is provided, A configuration is shown in which the fixing sleeve 13 is grounded from this portion 13a via a conductive brush 18 made of amorphous conductive fibers. Alternatively, the fixing sleeve 13 may be diode-connected so that electric charges having the same potential as the toner image are held in the cylindrical metal tube.
[0205]
As described above, by positively applying a bias to the pressing member 20, it is possible to further suppress the adsorption of paper powder, toner, and the like to the fixing sleeve 13. Therefore, in the above-described fixing device in the case where a toner image formed on cut paper or the like made of pulp material as a main material is heated and fixed, the fixing sleeve 13 having a surface roughness of 3 μm or less has a releasing layer on the surface. According to the present invention, the contamination of paper powder and toner is less likely to occur even by static electricity, loss of releasability due to durability is suppressed, and a fixing device having a longer life can be provided.
[0206]
The fixing device used in the present invention may be an oil application type fixing device that applies oil to the fixing member to maintain the releasing property of the fixing member, or may be an oilless fixing device. The same effect can be obtained regardless of the difference between these methods.
[0207]
Further, in the fixing device used in the present invention, the heating element is not limited to a heating element that generates heat by energizing resistance as long as the heating element generates heat by energization. It can also be formed by a member.
[0208]
Further, the fixing device used in the present invention can be widely applied to heating of the toner on the recording material, for example, an image heating device for assuming an image on the recording material, and an image surface property such as gloss. The present invention can also be applied to a reforming image heating device or the like.
[0209]
In the above-described embodiment, the cylindrical fixing sleeve 13 is shown as the heat transfer layer. However, the heat transfer layer used in the present invention may have an endless shape other than the cylindrical shape. Further, the heat transfer layer may be composed of only a metal base layer.
[0210]
Further, in the above-described embodiment, the configuration in which the fixing member 10 is urged toward the pressing member 20 has been described. However, the present invention is not limited to this configuration, and the pressing member 20 may be directed toward the fixing member 10. The fixing member 10 and the pressing member 20 may be urged in directions approaching each other.
[0211]
Further, in the above-described embodiment, the configuration in which the fixing nip portion N is formed by the urging by the pressurizing means 17 that expresses a sufficient urging force, such as a spring, has been described. However, the position of the fixing member 10 and the pressing member 20 may be fixed to form a desired fixing nip portion N.
[0212]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto. In the examples, “parts” means “parts by mass”.
[0213]
[Binder resin production example]
<Production Example of High Molecular Weight Component C-1>
・ Styrene 78.5 parts by mass
・ 20 parts by mass of n-butyl acrylate
・ Methacrylic acid 1.5 parts by mass
-1.0 parts by mass of 2,2-bis (4,4-di-t-butylperoxycyclohexyl) propane
While stirring 200 parts by mass of xylene in a four-necked flask, the inside of the container was sufficiently replaced with nitrogen, and the temperature was raised to 120 ° C., and the above components were added dropwise over 4 hours. Further, polymerization was performed under reflux of xylene. The resin thus obtained is designated as C-1.
[0214]
<Production Example of High Molecular Weight Component C-2>
Using 75 parts by mass of styrene, 23 parts by mass of n-butyl acrylate, 2 parts by mass of monobutyl maleate, and 0.6 parts by mass of 2,2-bis (4,4-di-t-butylperoxycyclohexyl) propane Resin C-2 was obtained in the same manner as C-1.
[0215]
<Production Example of High Molecular Weight Component C-3>
Using 80 parts by mass of styrene, 19 parts by mass of n-butyl acrylate, 1 part by mass of methacrylic acid, and 2 parts by mass of 1,1-di-t-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexane, Resin C-3 was obtained in the same manner as C-1, except that the temperature was changed to 130 ° C.
[0216]
<Production Example of High Molecular Weight Component C-4>
Using 80 parts by mass of styrene, 20 parts by mass of n-butyl acrylate, and 1 part by mass of 2,2-bis (4,4-di-t-butylperoxycyclohexyl) propane, resin C was used in the same manner as C-1. -4 was obtained.
[0219]
<Production Example of High Molecular Weight Component C-5>
Using 72 parts by mass of styrene, 18 parts by mass of n-butyl acrylate, 10 parts by mass of methacrylic acid, and 1 part by mass of 2,2-bis (4,4-di-t-butylperoxycyclohexyl) propane, C-1 In the same manner as in the above, resin C-5 was obtained.
[0218]
<Production Example of High Molecular Weight Component C-6>
81.8 parts by mass of styrene, 18 parts by mass of n-butyl acrylate, 0.2 parts by mass of monobutyl maleate, and 1 part by mass of 2,2-bis (4,4-di-t-butylperoxycyclohexyl) propane Using, resin C-6 was obtained in the same manner as C-1.
[0219]
<Production example of carboxyl group-containing vinyl resin A-1>
・ 25 parts by mass of high molecular weight component resin C-1
・ Styrene 60.2 parts by mass
・ N-butyl acrylate 14 parts by mass
・ Methacrylic acid 0.8 parts by mass
・ Di-t-butyl peroxide 2 parts by mass
Among the above materials, the monomer and the polymerization initiator were dropped into 200 parts by mass of xylene over 4 hours. Further, polymerization was carried out under reflux of xylene. After the polymerization was completed, a polymerization solution of C-1 was added so that the resin component was equivalent to 25 parts by mass, and the solvent was distilled off under reduced pressure. The resin thus obtained is designated as A-1.
[0220]
<Production example of carboxyl group-containing vinyl resin A-2>
25 parts by mass of the high molecular weight component resin C-2, 59.8 parts by mass of styrene, 15 parts by mass of n-butyl acrylate, 0.2 parts by mass of methacrylic acid, 1.5 parts by mass of di-t-butyl peroxide Using, resin A-2 was obtained in the same manner as A-1.
[0221]
<Production example of carboxyl group-containing vinyl resin A-3>
Using 25 parts by mass of the high molecular weight component resin C-3, 68 parts by mass of styrene, 6 parts by mass of n-butyl acrylate, 1 part by mass of methacrylic acid, and 5 parts by mass of di-t-butyl peroxide, A-1 and Resin A-3 was obtained in the same manner.
[0222]
<Production example of vinyl resin A-4>
Using 25 parts by mass of the high molecular weight component resin C-4, 61 parts by mass of styrene, 14 parts by mass of n-butyl acrylate, and 2.4 parts by mass of di-t-butyl peroxide, the resin was prepared in the same manner as in A-1. A-4 was obtained.
[0223]
<Production example of carboxyl group-containing vinyl resin A-5>
Using 25 parts by mass of the high molecular weight component resin C-5, 58 parts by mass of styrene, 14 parts by mass of n-butyl acrylate, 3 parts by mass of methacrylic acid, 2.4 parts by mass of di-t-butyl peroxide, A- In the same manner as in 1, a resin A-5 was obtained.
[0224]
<Production example of carboxyl group-containing vinyl resin A-6>
Using 50 parts by mass of the high molecular weight component resin C-6, 42 parts by mass of styrene, 8 parts by mass of n-butyl acrylate, and 0.7 parts by mass of di-t-butyl peroxide, the resin was prepared in the same manner as in A-1. A-6 was obtained.
[0225]
<Production example of glycidyl group-containing vinyl resin B-1>
・ 75 parts by mass of styrene
・ 18 parts by mass of n-butyl acrylate
・ 7 parts by mass of glycidyl methacrylate
・ Di-t-butyl peroxide 5 parts by mass
While stirring 200 parts by mass of xylene in a four-necked flask, the inside of the container was sufficiently replaced with nitrogen, and the temperature was raised to 120 ° C., and the above components were added dropwise over 4 hours. Further, the polymerization was carried out under reflux of xylene, and the solvent was distilled off under reduced pressure. The resin thus obtained is designated as B-1.
[0226]
<Production example of glycidyl group-containing vinyl resin B-2>
Resin B-2 was used in the same manner as B-1 using 75.7 parts by mass of styrene, 20 parts by mass of n-butyl acrylate, 4.3 parts by mass of glycidyl methacrylate, and 2 parts by mass of di-t-butyl peroxide. Got.
[0227]
<Production example of glycidyl group-containing vinyl resin B-3>
Resin B-3 was used in the same manner as B-1 using 75.7 parts by mass of styrene, 20 parts by mass of n-butyl acrylate, 4.3 parts by mass of glycidyl methacrylate, and 10 parts by mass of di-t-butyl peroxide. Got.
[0228]
<Production example of glycidyl group-containing vinyl resin B-4>
Resin B-4 was obtained in the same manner as in B-1, using 60 parts by mass of styrene, 20 parts by mass of n-butyl acrylate, 20 parts by mass of glycidyl methacrylate, and 5 parts by mass of di-t-butyl peroxide.
[0229]
The resins A-1 to A-6 are shown in Table 1, and the resins B-1 to B-4 are shown in Table 2.
[0230]
[Table 1]
Figure 2004053622
[0231]
[Table 2]
Figure 2004053622
[0232]
<Example 1>
After mixing 95 parts by mass of the carboxyl group-containing vinyl resin A-1 and 5 parts by mass of the glycidyl group-containing vinyl resin B-1 with a Henschel mixer, they are kneaded at 200 ° C. with a twin-screw kneading extruder, and cooled and pulverized. Thus, a binder resin 1 was obtained.
[0233]
・ 100 parts by mass of the above binder resin 1
・ 90 parts by mass of magnetite
Polyethylene wax 4 parts by mass
-2 parts by mass of the azo-based iron compound represented by the structural formula (5)
After the above materials were sufficiently premixed with a Henschel mixer, they were melt-kneaded by a twin-screw kneading extruder set at 150 ° C. The obtained kneaded material was cooled, coarsely pulverized by a cutter mill, and then finely pulverized using a fine pulverizer using a jet stream, and the obtained finely pulverized material was further classified by an air classifier to obtain a weight average diameter. A 6.3 μm classified fine powder (toner particles) was obtained.
[0234]
The obtained classified fine powder showed an increase in melt viscosity during melt-kneading as compared with the case where the glycidyl group-containing vinyl resin (B-1) was not added, and it was confirmed that a crosslinking reaction had occurred. Further, with the formation of the toner, a cross-linking component was generated by the reaction between the carboxyl group and the glycidyl group, and a THF-insoluble component was generated.
[0235]
To 100 parts by mass of the toner particles, 1.2 parts by mass of negatively chargeable hydrophobic silica was externally added and mixed with a Henschel mixer, and sieved with a mesh having an opening of 100 μm to prepare a negatively chargeable magnetic toner 1. The molecular weight distribution, weight average diameter, and acid value of the obtained toner 1 by GPC were measured using the same methods as those described in the embodiment of the invention. Table 3 shows the physical properties of Toner 1.
[0236]
Next, the prepared developer was evaluated by the following method. Table 4 shows the evaluation results.
[0237]
[Fixing test]
As the basic configuration of the heat fixing device used in this test, the heater 11 having the configuration shown in FIGS. 4 and 5 was used. That is, AlN is used as the heater substrate 11a, and a mixture of a conductive agent of Ag / Pd, a phosphate-based glass as a matrix component, an organic solvent, a binder, and a dispersion are provided in the direction opposite to the fixing nip portion N on the heater substrate 11a. A paste formed by mixing an agent and the like was screen-printed, and fired at 600 ° C. was used as the current-carrying resistance layer 11b. A polyimide layer 11e having good slidability was formed on the AlN heater substrate 11a to a thickness of 10 μm by screen printing on the side of the fixing nip N.
[0238]
The fixing sleeve 13 was formed into a cylindrical shape having an outer diameter of 30.13 mm by applying a primer layer of 5 μm and a PFA resin of 10 μm to cylindrical stainless steel having an inner diameter of 30 mm and a thickness of 50 μm by dipping. The surface roughness Rz of the inner surface of the fixing sleeve 13 was 2 μm, and the surface roughness Rz of the outer surface was 2 μm.
[0239]
The pressing member 20 was formed by forming a silicone rubber layer with a thickness of 5 mm on an Al core 21 having a diameter of 20 mm, and further covering the outer layer with a PFA tube.
[0240]
In this test, the heating and fixing device in which the recording material conveyance speed of the image forming apparatus was adjusted to 193 mm / sec and the temperature of the heater 11 could be arbitrarily controlled was used. Then, the temperature of the heater 11 is arbitrarily controlled, and the recording material P on which the unfixed toner image has been formed is inserted into the fixing nip N five seconds after the energization of the heater 11 is started. And checked for each item.
[0241]
With respect to the low-temperature fixing property, the temperature of the heater 11 is controlled at intervals of 5 ° C. in a temperature range of 110 to 240 ° C., and the temperature of the heating / fixing device is set to a plain paper (75 g / m 2). 2 Is performed at each temperature, and the obtained image is rubbed reciprocally 5 times with a Silbon paper under a load of 4.9 kPa, and the image density reduction ratio before and after rubbing. Is determined as a low-temperature fixing property. The lower the temperature, the better the low-temperature fixability of the toner.
[0242]
Regarding the high-temperature offset resistance, the toner development amount on paper was 0.6 mg / cm 2 under the above fixing conditions. 2 Was used as an unfixed image, stains due to the offset phenomenon on the image were visually observed, and the generated temperature was regarded as high-temperature offset resistance. The higher the temperature is, the more excellent the high-temperature offset property is.
[0243]
The high-temperature offset resistance test was performed in two cases: when a bias was applied to the metal sleeve of the fixing device, and when no bias was applied. The method of applying a bias is a method of applying a DC bias of 500 V to the pressure roller. In the case of applying a bias, the metal sleeve was grounded.
[0244]
[Development durability test]
A commercial laser beam printer LaserJet 4100 (A4, 24 pages / minute: manufactured by Hewlett Packard) was remodeled to a process speed of 193 mm / sec, A4, 36 pages / minute, and an A4 size document with an image area ratio of 5% was used. A4 size 75g / m 2 The transfer paper was subjected to an image output test of 5,000 sheets in an environment of normal temperature and normal humidity (23 ° C., 50% RH), and the image density of the solid black image after the test was measured. The image density was determined by measuring the reflection density with a Macbeth densitometer (manufactured by Macbeth) using an SPI filter and calculating the average of the measured values at five points.
[0245]
[Tail]
Using the same apparatus as in the development durability test, 30 horizontal ruled lines were printed continuously at 5 mm intervals, and the 30th image was evaluated according to the following criteria. On the opposite side to the paper traveling direction, tailing was determined based on the level at which a small barbed or thread-like sprinkling line was generated from the horizontal ruled line.
A: No tailing
B: Minor tailing occurs at several points
C: Several large tails occurred along with slight tails
D: Many large tailings are observed.
[0246]
The tailing test was performed in two cases: when a bias was applied to the metal sleeve of the fixing device, and when no bias was applied. The method of applying a bias is a method of applying a DC bias of 500 V to the pressure roller. In the case of applying a bias, the metal sleeve was grounded.
[0247]
<Examples 2 to 5>
Except that the formulation of the toner was changed as described in Table 3, toners 2 to 5 were manufactured using the same method as in Example 1, and the physical properties were measured by the same method as in Example 1. . Table 3 shows the physical properties of the toner. The same evaluation as in Example 1 was performed for these toners 2 to 5. Table 4 shows the evaluation results.
[0248]
<Comparative Examples 1 and 2>
Toners 6 and 7 were produced using the same method as in Example 1 except that the formulation of the toner was changed as described in Table 3, and physical properties were measured in the same manner as in Example 1. . Table 3 shows the physical properties of the toner. The same evaluation as in Example 1 was performed for these toners 6 and 7. Table 4 shows the evaluation results.
[0249]
[Table 3]
Figure 2004053622
[0250]
[Table 4]
Figure 2004053622
[0251]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an unfixed toner image is formed on a recording material, and a heat transfer layer having a metal base layer is heated by a heating body in contact with the heat transfer layer to form an unfixed toner image. An image forming method in which an unfixed toner image is fixed to a recording material by pressing a recording material having a toner image formed thereon with a heated heat transfer layer, a mixture of a vinyl resin having a carboxyl group and a vinyl resin having a glycidyl group, A vinyl resin having a carboxyl group and a glycidyl group, and a binder resin containing at least one resin selected from the group consisting of a vinyl resin having a carboxyl group and a glycidyl group reacted, and a toner containing at least a colorant. By applying this method, the fixability at a higher process speed is improved, and even when a bias is applied to the fixing device, it is turned off by static electricity. Hakare the improvement of Ttoreberu, it is possible to reduce the fixation tailing.
[0252]
In the present invention, in the molecular weight distribution of the tetrahydrofuran soluble component measured by gel permeation chromatography, the number average molecular weight is 1,000 to 40,000, and the weight average molecular weight is 10,000 to 10,000,000. If so, it is even more effective in balancing the fixing property, the offset resistance and the blocking resistance.
[0253]
In the present invention, in the molecular weight distribution of the tetrahydrofuran-soluble component measured by gel permeation chromatography, at least one main peak is present in a molecular weight region of 4,000 to 30,000, a molecular weight region of 4,000 to 30,000 and At least one peak in each of the molecular weight ranges of 50,000 to 10,000,000, at least one peak in each of the molecular weight ranges of 4,000 to 30,000 and 800,000 to 10,000,000, or Having at least one peak in each of a region having a molecular weight of 4,000 to 30,000, a region having a molecular weight of 50,000 to 800,000, and a region having a molecular weight of 800,000 to 10,000,000, the fixing property and the anti-resistance. For offset and blocking resistance It is more effective and more over to.
[0254]
In the present invention, when the binder resin contains 0.1 to 60% by mass of a tetrahydrofuran-insoluble content, it is more effective in improving offset resistance.
[0255]
In the present invention, when the acid value of the tetrahydrofuran-soluble component is less than 50 mgKOH / g, it is more effective in improving the developability and preventing contamination of the sleeve and the fixing process.
[0256]
In the present invention, the colorant is magnetic iron oxide, and when contained in an amount of 20 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin, it is possible to provide a magnetic one-component toner having excellent effects of the present invention. it can.
[0257]
In the present invention, when the weight average diameter is from 2.5 to 10 μm, it is more effective in improving image density and developability.
[0258]
In the present invention, the heat transfer layer includes a cylindrical metal tube as a base layer, a release layer forming the outer surface of the heat transfer layer, and an adhesive layer for bonding the cylindrical metal tube and the release layer. The heating element is arranged inside the cylinder of the cylindrical metal tube, the surface roughness of the inner and outer surfaces of the cylindrical metal tube is 3 μm or less, and the total thickness of the adhesive layer and the release layer is When the thickness is 20 μm or less, higher-speed fixing is possible, and furthermore, in correspondence with this high-speed fixing, the low-temperature low-wear property, the high-temperature offset resistance, and the excellent developability are more effectively achieved. is there.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of an image forming apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a fixing device illustrated in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram illustrating the vicinity of a fixing nip portion in the example of the fixing member illustrated in FIG. 2;
FIG. 4 is a view showing the vicinity of a fixing nip portion in another example of the fixing member shown in FIG. 2;
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the arrangement of a fixing member and a pressing member in the fixing device illustrated in FIG. 1;
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of manufacturing a cylindrical metal pipe used in the present invention.
FIG. 7 is a view showing an intermediate product of a cylindrical metal pipe obtained by the manufacturing example shown in FIG. 5;
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of processing for adjusting the surface roughness and thickness of the intermediate product shown in FIG.
FIG. 9 is a diagram illustrating another example of processing for adjusting the surface roughness and thickness of the intermediate product shown in FIG. 7;
FIG. 10 is a view showing a cylindrical metal pipe formed by the processing shown in FIG. 8 or FIG. 9;
FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of a fixing device used in the present invention.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of the fixing device shown in FIG. 11 as viewed from the front.
FIG. 13 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional roller heating type fixing device.
FIG. 14 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a conventional film heating type fixing device.
[Explanation of symbols]
1 Photoconductor
2 Charging roller
3 laser beam
4 Developing device
5 Transfer roller
6 Fixing device
7 Cleaning device
8 Sensor
10, 60 fixing member
11, 61 heater
11a Heater substrate
11b Heating resistance layer
11c, 11e Sliding layer
11d protective layer
11f, 11g electrode part
12, 62 Stay holder
13 Fixing sleeve
13a site
14, 64 Temperature sensing element
15 Fixing entrance guide
16 Drive gear
17 Pressurizing means
18 Conductive brush
20 Pressing member
21, 51 core metal
22, 52 elastic layer
23, 43, 53 Release layer
24 bias applying means
25 chip electrode
31 metal plate
32 inner type
33 Outer type
34, 39 Metallic cylindrical member
35 Metal inner mold
36a pressing roller
36b axis
36c fixed base
37 Holding member
38a-38c continuous die
39a Uneven marks
40 fixing roller
41 Halogen lamp
42 hollow metal core
44 Thermistor
50 pressure roller
63 Fixing film
N Fixing nip
P recording material

Claims (15)

記録材上に未定着トナー画像を形成し、一方で金属製の基層を有する伝熱層をこの伝熱層に接触する加熱体によって加熱し、未定着トナー画像が形成された記録材を加熱した伝熱層に圧接させて未定着トナー画像を記録材に定着させる画像形成方法に用いられるトナーであり、
結着樹脂及び着色剤を少なくとも含有し、
前記結着樹脂は、カルボキシル基を有するビニル樹脂とグリシジル基を有するビニル樹脂との混合物、カルボキシル基とグリシジル基とを有するビニル樹脂、及びカルボキシル基とグリシジル基とが反応したビニル樹脂からなるグループから選択される一種以上の樹脂を含有することを特徴とするトナー。
An unfixed toner image was formed on the recording material, while a heat transfer layer having a metal base layer was heated by a heater in contact with the heat transfer layer, and the recording material on which the unfixed toner image was formed was heated. A toner used in an image forming method in which an unfixed toner image is fixed to a recording material by being pressed against a heat transfer layer,
At least containing a binder resin and a colorant,
The binder resin is a mixture of a vinyl resin having a carboxyl group and a vinyl resin having a glycidyl group, a vinyl resin having a carboxyl group and a glycidyl group, and a vinyl resin having a carboxyl group and a glycidyl group reacted. A toner comprising one or more resins selected.
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定されるテトラヒドロフラン可溶分の分子量分布において、数平均分子量が1,000乃至40,000であり、重量平均分子量が10,000乃至10,000,000であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。In the molecular weight distribution of the tetrahydrofuran-soluble component measured by gel permeation chromatography, the number average molecular weight is 1,000 to 40,000, and the weight average molecular weight is 10,000 to 10,000,000. The toner according to claim 1, wherein ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定されるテトラヒドロフラン可溶分の分子量分布において、分子量4,000乃至30,000の領域に少なくとも一つのメインピークを有することを特徴とする請求項1に記載のトナー。2. The toner according to claim 1, wherein the toner has at least one main peak in a molecular weight range of 4,000 to 30,000 in a molecular weight distribution of a tetrahydrofuran-soluble component measured by gel permeation chromatography. ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定されるテトラヒドロフラン可溶分の分子量分布において、分子量4,000乃至30,000の領域及び分子量50,000乃至10,000,000の領域にそれぞれ少なくとも一つのピークを有することを特徴とする請求項3に記載のトナー。In the molecular weight distribution of the tetrahydrofuran-soluble component measured by gel permeation chromatography, it has at least one peak in each of a region of molecular weight of 4,000 to 30,000 and a region of molecular weight of 50,000 to 10,000,000. The toner according to claim 3, wherein: ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定されるテトラヒドロフラン可溶分の分子量分布において、分子量4,000乃至30,000の領域及び分子量800,000乃至10,000,000の領域にそれぞれ少なくとも一つのピークを有することを特徴とする請求項4に記載のトナー。In the molecular weight distribution of the tetrahydrofuran-soluble component measured by gel permeation chromatography, it has at least one peak in each of a molecular weight region of 4,000 to 30,000 and a molecular weight of 800,000 to 10,000,000. The toner according to claim 4, wherein: ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定されるテトラヒドロフラン可溶分の分子量分布において、分子量4,000乃至30,000の領域、分子量50,000乃至800,000の領域、及び分子量800,000乃至10,000,000の領域にそれぞれ少なくとも一つのピークを有することを特徴とする請求項4に記載のトナー。In the molecular weight distribution of the tetrahydrofuran-soluble component measured by gel permeation chromatography, the molecular weight ranges from 4,000 to 30,000, the molecular weight ranges from 50,000 to 800,000, and the molecular weight ranges from 800,000 to 10,000. 5. The toner according to claim 4, wherein the toner has at least one peak in each of the 000 regions. 前記結着樹脂は、テトラヒドロフラン不溶分を0.1乃至60質量%含有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のトナー。The toner according to any one of claims 1 to 6, wherein the binder resin contains a tetrahydrofuran-insoluble content of 0.1 to 60% by mass. テトラヒドロフラン可溶成分の酸価が50mgKOH/g未満であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載のトナー。The toner according to any one of claims 1 to 7, wherein the tetrahydrofuran-soluble component has an acid value of less than 50 mgKOH / g. 前記着色剤は磁性酸化鉄であり、結着樹脂100質量部に対して20〜200質量部含有されていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載のトナー。The toner according to any one of claims 1 to 8, wherein the coloring agent is magnetic iron oxide, and is contained in an amount of 20 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin. 重量平均径が2.5〜10μmであることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載のトナー。The toner according to any one of claims 1 to 9, wherein the weight average diameter is 2.5 to 10 m. 前記伝熱層は、前記基層としての円筒状金属素管と、伝熱層の外表面を形成する離型性層と、円筒状金属素管及び離型性層を接着する接着層とを有し、前記加熱体は、前記円筒状金属素管の円筒内側に配置され、前記円筒状金属素管の内外面の表面粗さが3μm以下であり、前記接着層及び離型性層の厚みの総和が20μm以下であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載のトナー。The heat transfer layer has a cylindrical metal tube as the base layer, a release layer that forms an outer surface of the heat transfer layer, and an adhesive layer that bonds the cylindrical metal tube and the release layer. The heating element is arranged inside the cylinder of the cylindrical metal tube, the surface roughness of the inner and outer surfaces of the cylindrical metal tube is 3 μm or less, and the thickness of the adhesive layer and the release layer is less than 3 μm. The toner according to any one of claims 1 to 10, wherein the total sum is 20 µm or less. 記録材上に未定着トナー画像を形成し、一方で金属製の基層を有する伝熱層をこの伝熱層に接触する加熱体によって加熱し、未定着トナー画像が形成された記録材を加熱した伝熱層に圧接させて未定着トナー画像を記録材に定着させる画像形成方法であり、
カルボキシル基を有するビニル樹脂とグリシジル基を有するビニル樹脂との混合物、カルボキシル基とグリシジル基とを有するビニル樹脂、及びカルボキシル基とグリシジル基とが反応したビニル樹脂からなるグループから選択される一種以上の樹脂を含有する結着樹脂、及び着色剤を少なくとも含有するトナーを用いることを特徴とする画像形成方法。
An unfixed toner image was formed on the recording material, while a heat transfer layer having a metal base layer was heated by a heater in contact with the heat transfer layer, and the recording material on which the unfixed toner image was formed was heated. An image forming method for fixing an unfixed toner image to a recording material by pressing against a heat transfer layer,
A mixture of a vinyl resin having a carboxyl group and a vinyl resin having a glycidyl group, at least one selected from the group consisting of a vinyl resin having a carboxyl group and a glycidyl group, and a vinyl resin having a carboxyl group and a glycidyl group reacted. An image forming method using a binder resin and a toner containing at least a colorant.
前記伝熱層は、円筒状金属素管を前記基層として有し、前記加熱体は、前記円筒状金属素管の円筒内側に配置され、前記伝熱層を介して加熱体に対向しかつ伝熱層に接触して配置される加圧部材と伝熱層との間に形成される定着ニップ部に、未定着トナー画像が形成された記録材を通過させることにより、前記記録材を前記伝熱層に圧接させることを特徴とする請求項12に記載の画像形成方法。The heat transfer layer has a cylindrical metal tube as the base layer, and the heating element is disposed inside the cylinder of the cylindrical metal tube, and faces the heating element via the heat transfer layer and transfers the heat. The recording material having the unfixed toner image formed thereon is passed through a fixing nip formed between the pressure member and the heat transfer layer arranged in contact with the heat layer, thereby transferring the recording material. The image forming method according to claim 12, wherein the image forming apparatus is pressed against the thermal layer. 記録材上に未定着トナー画像を形成する手段と、前記未定着トナー画像を記録材に定着させる定着装置とを有する画像形成装置において、前記トナーは、カルボキシル基を有するビニル樹脂とグリシジル基を有するビニル樹脂との混合物、カルボキシル基とグリシジル基とを有するビニル樹脂、及びカルボキシル基とグリシジル基とが反応したビニル樹脂からなるグループから選択される一種以上の樹脂を含有する結着樹脂、及び着色剤を少なくとも含有し、
前記定着装置は、加熱体と、加熱体に対向して設けられる加圧部材と、加熱体と加圧部材の間に介在し加熱体によって加熱される伝熱層とを有し、
前記加熱体は、前記伝熱層に接触して配置され、
前記伝熱層は、金属製の基層を有し、
前記加圧部材は、前記加熱体との対向部において前記伝熱層に接触して配置されていることを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus having a unit for forming an unfixed toner image on a recording material and a fixing device for fixing the unfixed toner image on the recording material, the toner has a vinyl resin having a carboxyl group and a glycidyl group. A mixture with a vinyl resin, a binder resin containing at least one resin selected from the group consisting of a vinyl resin having a carboxyl group and a glycidyl group, and a vinyl resin having a carboxyl group and a glycidyl group reacted, and a colorant At least,
The fixing device has a heating element, a pressure member provided to face the heating element, and a heat transfer layer interposed between the heating element and the pressure member and heated by the heating element,
The heating element is disposed in contact with the heat transfer layer,
The heat transfer layer has a metal base layer,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the pressing member is disposed in contact with the heat transfer layer at a portion facing the heating element.
前記金属製の基層は円筒状金属素管であり、前記加熱体は、前記円筒状金属素管の円筒内側に配置されていることを特徴とする請求項14に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 14, wherein the metal base layer is a cylindrical metal tube, and the heating element is disposed inside a cylinder of the cylindrical metal tube.
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